FEI - Estampos de corte i

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de Conformação Estampagem - Estampos de Corte 2-) APRESENTAÇÃO DA FERRAMENTA DE CORTE ESPIGA BASE OU CABEÇOTE SUPERIOR CONJUNTO PLACA DE SUPERIOR CHOQUE PUNÇÕES PLACA DE FIXAÇÃO DOS PUNÇÕES PARAFUSOS E PINOS PLACA GUIA DOS PUNÇÕES REGUAS GUIA DA CHAPA CONJUNTO INFERIOR TIRA DE CHAPA MATRIZ COLUNAS BUCHAS GUIA FERRAMENTA DE CORTE PARA UMA ARRUELA BASE INFERIOR DIAMETRO 30 mm COM UMA FACA DE AVANÇO 2 17 # 2 , 12 20 5 , *17 27 9 5 8 2 3 , 20 " CORTE A-A A 21 20 , RU - 400 2 400 PORTA 400 400 5 DO 130 3 20mm 130 400 130 DATA ESTAMPO DE FECHADA CONJUNTO-CJ01A 9 34 CORTE A-D CORTE E-K #9 128.75 30 13 E 33.5 + + 45 G F #20 0 68 94 33.5 15 A 49 J H C CORTE A-D 16.75 6 + + MATRIZ DA ARRUELA D MATERIAL AÇO 130 K ESC. 1:1 102.7539.5 94 3 45 49 #13 33.5 15 8.5 12 CORTE K-N 16 #20 DATA: CORTE G-J 30 13 A CORTE A-F 33.5 16.75 B J NOME: 0 H 68 E N G CORTE G-J #36 #26 D 30 M PORTA PUNÇÃO DA ARRUELA + L + MATERIAL AÇO 1050 N ESC. K F 128.75 #13 8.5 TITULO: 16 #9 6 #30 #20 30 13 E CORTE A-D CORTE E-M ESC. DATA: + 33.5 45 PROF. G F B NOME: 94 0 J H A 30 CORTE A-D L + K 16.75 DOS PUNÇÕES DA ARRUELA D MATERIAL AÇO ABNT 1050 ESC. 1:1 M 102.75 128.75128.75 5 0 33.5 15 2 9 0 #9 30 + + REGUA DA FACA DA CHAPA DA ARRUELA DATA: 13 30 102.75 PROF. 0 NOME: 0 30 13 REGUA DA CHAPA DA ARRUELA * + 26 DA CHAPA DA ARRUELA MATERIAL AÇO ABNT 1050 102.75 ESC. 1:1 128.75 - #36 #26 39.5 12 TITULO: 3 3 3 52 52 52 ESC. #30 #20 33.5 PROF. + + NOME: X PUNÇÃO #30mm PUNÇÃO #20mm X FACA DE AVANÇO N DA ARRUELA DA ARRUELA DA ARRUELA PUNÇÕES DA ARRUELA MATERIAL AÇO ESC.TITULO: 3 I #30 #20 PROF. 38 19.5 x=35 103.25 TIRA DA CHAPA DA ARRUELA MATERIAL AÇO ABNT1030 ESC. de Conformação Plástica Estampagem Estampos de Corte ESQUEMA FERRAMENTA DE CORTE DA ARRUELA COM FACA DE AVANÇO AVANÇO: A TIRA ENTRA NA FERRAMENTA ESTAMPADA PELA FACA DE AVANÇO AVANÇO AVANÇO: A TIRA FOI AVANÇADA POR UM SISTEMA DE AVANÇO ATÉ QUE SEJA IMPEDIDA DE CONTINUAR E É NOVAMENTE ESTAMPADA JUNTO COM A FACA DE AVANÇO AVANÇO AVANÇO: A TIRA FOI AVANÇADA MAIS UMA VEZ E ENTÃO os TRES CORTES SÃO EXECUTADOS AO MESMO TEMPO. AVANÇO 11de Conformação Plástica - - Estampagem Estampos de Corte FORÇA 3-) TEORIA DE CORTE DE CHAPAS METÁLICAS DE CORTE As chapas metálicas para serem cortadas passam por 3 (tres) fasesdistintas durante processo: PUNÇÃO TIRA DE CHAPA Primeira fase: A chapa entrando em contato com 0 punção sofre um processo de MATRIZ esmagamento FORÇA DE CORTE Segunda fase : PUNÇÃO A chapa passa a sofrer TIRA DE CHAPA o processo de cisalhamento puro. MATRIZ 12 de Conformação Plástica Estampagem de Corte FORÇA DE CORTE Terceira fase : PUNÇÃO TIRA DE CHAPA Devido ao processo ser continuo a chapa sofre 0 processo de ruptura. MATRIZ ESFORÇO PUNÇÃO DE CORTE PEÇA OU COMPRESSÃO COMPRESSÃO RETALHO TIRA DE CHAPA 0 estado de tensões na TRAÇÃO TRAÇÃO chapa durante 0 processo de MATRIZ corte é representado na figura ao lado:de Conformação Estampagem Estampos de Corte Quando a lateral da chapa é observada podemos distinguir, nitidamente as regiões diferenciadas com relação ao tipo de esforço sofrido pela chapa, Primeiro temos cisalhamento em uma zona mais brilhante e depois tração em uma zona que parece mais opaca conforme figura abaixo. faixa arrancada faixa de corte puro faixa de deformação de Conformação - Estampagem Estampos de Corte I3.1-) FOLGA ENTRE PUNÇÃO E MATRIZ Para ocorrer um corte adequado na chapa torna-se necessário que exista uma folga entre 0 Punção e a Matriz. Esta folga tem por finalidade: 1-) Evitar que a força de corte necessária ao corte aumente a valôres extremos. 2-) Aumentar a durabilidade do estampo. 3-) Produzir peças que atendam a tolerâncias dimensionais. Folgas grandes provocam um dobramento na chapa para dentro da matriz, aumentando 0 atrito entre a chapa e 0 punção, prejudicando 0 acabamento no corte. Folgas pequenas prejudicam a fase de ruptura da chapa provocando os mesmos efeitos citados acima. A Folga entre Punção e Matriz é função : 1-) Da espessura da chapa que será cortada. 2-) Da resistência do material. Essa folga pode ser determinada de acordo com 0 diagrama na pagina seguinte. de Conformação Plástica Estampagem Estampos de Corte FolgaTotal = Dm dp dp=dimensão do punção FolgaPARCIAL = (Dm/2 (dp/2) Dm=Dimensão da Matriz Na determinação da folga podemos ter duas possibilidades: 1- Reduzir dimensão do punção. 2- Aumentar dimensão do furo da matriz 17DIAGRAMA PARA A DETERMINAÇÃO DA FOLGA ENTRE PUNÇÃO E MATRIZ 0,22 >60 0,20 0,18 >40-60 0,16 0,14 I > 25-40 FOLGA PARCIAL ENTE PUNÇÃO E MATRIZ (F) 0,12 0,10Obter um furo em uma peça de diâmetro 50 mm em uma chapa de 3 mm de espessura e resistência á Cisalhamento de 25 Kgf/mm². Do diagrama retiramos uma folga parcial de 0,048mm. PEÇA dp= 50 Para este caso temos: RETALHO Diâmetro do punção =50 mm pois MATRIZ é o punção que garante diâmetro do furo. Dm= 50,096 Diâmetro da matriz Dm = 50 + 2x 0,048 50, 096 mm. Somo a folga ao diâmetro do punção 4-) PROJETO DA FERRAMENTA 4.1) ESTUDO DO APROVEITAMENTO DA CHAPA. 0 projeto da ferramenta tem início através de uma peça cuja matéria prima é a chapa e que vamos produzir através do nosso projeto. É justamente para essa peça que vamos fazer um estudo para poder projetar uma ferramenta que irá por muito tempo produzir essa peça com precisão e baixo custo. Baseado na idéia de produzir uma peça com qualidade, inicialmente vamos fazer um estudo para melhor aproveitar a chapa que vamos utilizar na confecção das peças que a nossa ferramenta irá produzir, não podemos esquecer que a chapa será a matéria prima para a fabricação do nosso produto final. Este estudo está ligado ao "lay-out" dos punções na ferramenta.APROVEITAMENTO DA CHAPA As chapas serão cortadas em a tiras em uma guilhotina ou em tesouras rotativas ideal é X que as tiras tenham sempre PREFERENCIA NO SENTIDO DE total da largura da chapa, LAMINAÇÃO que na maioria dos casos é 1000 impossível devido a uma grande variação da dimensão das peças a serem produzidas Para facilitar depois da 2000 ferramenta pronta, será utilizado uma bobina de chapa a avanço da tira (mm) na respectiva largura (L) da X, t = dimensões do retalho tira. A chapa padrão dos (mm) nossos cálculos terá dimensão L : Largura da tira (mm) 2000x1000 (mm) 22 número de peças a serem retiradas destas tiras deverá ser o maior possível prevendo-se a menor quantidade de retalhos para que as perdas sejam mínimas. Portanto com o objetivo de minimizar as perdas e maximizar o aproveitamento da chapa faremos um estudo para determinar o maior número de peças a serem produzidas por chapa. A tira padrão será a mostrada abaixo. a Retalho X A e SÃO AS DIMENSÕES MÁXIMAS DA PEÇA A Espaço reservado Z para a peça TIRA DE MATERIAL ONDE SERÁ CORTADA A PEÇA E DIMENSÕES DO RETALHO 234.1.1 ESPAÇAMENTO ENTRE A BORDA DA TIRA E AS PEÇAS, E ESPAÇAMENTO ENTRE PEÇAS. Durante o processo de corte da chapa metálica, nas fases de esmagamento e ruptura da chapa surgem deformações plásticas na lateral da chapa. Estas deformações não são uniformes, prejudicando dimensionalmente o produto. Para se evitar tal problema, podemos prever um espaçamento entre as peças e entre as peças e a borda da tira de chapa. As dimensões existentes entre as peças e as dimensões entre as peças e a lateral da tira é função da maior dimensão da peça, do material da chapa e da espessura da chapa. Entre as bordas da tira e a peça chamamos a distancia "t" e entre as peças teremos a distancia "x". Para podermos trabalhar com segurança, escolheremos os maiores valôres do intervalo e depois fazemos um ajuste tentando melhorar o rendimento se possível. 24 Alguns autores e alguns B adotam para o estudo da tira dados t fornecidos pela tabela Estes valores são de orientação po- dem ser alterados A L Eles são escolhidos em relação A ou B conforme dependendo da in- Tabela para fluência de cada um. É bom não es quecer que a tira de deverá per- $ determinação das Espessura A ou B 1 e & mm dimensões do 10 0,5 1 3 10-30 0.5-1 1-1,5 0,5 3 30-100 1-2 2-3 0.5-1 3,5 Retalho 100-300 2-3 3-5 1-2 4 10 1 1,5 1 3 10-30 1.5-2 3,6 30-100 1.5-2 2-35 2-25 1-2 4 bronze similares 100-300 2-3 4 Aço 10 1.5-2 2 1,5 3 10-30 2-25 2-25 1,5 3,5 30-100 2-25 25-3 4 100-300 3,5-6 3-35 5 10 2 2-25 2,5 2 3,5 10-30 2-25 2,5 2 4 30-100 25-3 2-3 4 100-300 3.5-5 5-6 3-3,5 3-4 10 3 3,5 3 4 10-30 3.5-4 3.5-4 3 4 30-100 4-5 4-4,5 3-4.5 100-300 4,5-6 5-6 4,5-5 6 10 5 5 5 5 10-30 5,5-6 6 5 30-100 6-8 6-7 6-8 6 100-300 6-8 8-10 7-8 8-10 8 25Consideremos o produto desenhado abaixo : Para determinarmos qual a melhor disposição para 0 20.0 máximo aproveitamento da chapa necessitamos fazer vários estudos de localização da peça na chapa e para isso teremos as seguintes 70.0 20.0 possibilidades de localização da peça na tira: Dados para a peça : 100.0 Material da chapa : Aço ABNT 1010 Espessura da chapa = 2 mm Da tabela anterior = 3,5 mm 26 Disposições da peça na tira 1-) Disposição encaixada reta paralela: As peças são colocadas uma ao lado da outra com sentido de avanço da tira dentro da ferramenta como indicado na figura. Temos um só punção. a SENTIDO DE AVANÇO SENTIDO DE LAMINAÇÃO 272-) Disposição paralela invertida: As peças são colocadas na tira invertidas e paralelas pode ser que tenhamos um melhor rendimento ), serve para peças que se encaixam reduzindo as perdas em relação á disposição anterior. Teremos dois punções. X X 28 3-) Disposição inclinada : As peças podem estar inclinadas na tira que pode fazer com que aproveitamento seja melhor, sendo que podemos ter duas formas de inclinar a peça na tira, com espaçamento "x" entre as peças ou até sem espaçamento 0 que pode causar um acabamento menos preciso na peça. SENTIDO DE AVANÇO 294-)Disposição Inclinada encaixada: 2,5 Existem peças que tem a possibilidade de serem 10.5 11.5 localizadas da forma como mostra a figura 2,5 27 36 2 abaixo, essa peça tem uma forma que permite 49 que se estude uma 53 posição inclinada e além disso se faça 0 encaixe de uma peça na outra para melhorar 0 rendimento, 10,6 obedecendo valores de 40 "x" e "t" poderemos ter uma peça com acabamento bom e um rendimento melhor. 5- Reta com valor de t =0: Existem peças que tem a possibilidade de serem localizadas da forma como mostra a figura abaixo, essa peça tem uma forma que permite que se estude uma posição reta com 0 valor de t=0 Os punções são localizados de forma a cortar apenas detalhes da peça, para que a tira não se desloque podemos colocar duas facas de avanço. trecho tracejado indica a reserva de material para a confecção da peça. Os valores de são mantidos ou múltiplos deles. 5 21 16 16 10 35 19 48 3 35 11 19 35 48 to 31Obs : 0 estudo das disposições não termina aqui, podemos ter outras disposições dependendo da peça a ser produzida, estas são as principais e as formas mais comuns de localização da peça na tira. Este estudo deve ser feito para podermos ter um aproveitamento melhor da matéria prima a ser utilizada resultando em custo menor para a ferramenta e para a produção. 38 42 30 28 20 89 17 51 a 5-)Calculo do Rendimento da chapa Vamos calcular: PREFERENCIA NO SENTIDO DE (Número de tiras / chapa) LAMINAÇÃO N1= 1000/L; e N2=2000/L (INTEIROS) 1000 (Número de peças / tira) n1=2000/a ; e n2= 1000/a (INTEIROS) 2000 Q1= N1 n1 (Número de peças / chapa) Q2= N2 n2 (Número de peças chapa) a Escolher "Q" 0 entre Q1 e Q2 OBS: 0 valor de Q dever ser determinado de acordo com a quantidade de peças em cada avanço ou seja depende da posição da peça a A Z ser adotada na tira.Rendimento: n = [(Ap Q) 2000x1000 )]. 100 [%] Ap =Área aproveitada da peça (mm²) OBS: Ap é Área da Peça menos Área dos furos Q = Maior quantidade de peças por chapa já calculada a X PREFERENCIA NO SENTIDO DE LAMINAÇÃO 1000 A 2000 34 de Conformação Plástica - Estampagem - Estampos de Corte 40.0 Exemplo 1 1°) Estudo: 1-) Desenho da Peça: Da tabela (pag. 19) temos : 30.0 Material da Peça Aço ABNT 1020 e = 1,5 mm = 2,5 mm t = 3,5 mm a = avanço = 40 + 40 + 2,5 = 42,5mm L = largura da a 40.0 30.0 XCálculos : N = quantidade de tiras em uma chapa de 2000 X 1000 mm N= 1000 / 37 = 27 tiras por chapa ( consideraremos N (inteiro)) n = quantidade de peças em uma tira L) n = 2000 / a a = 40 + 2,5 = 42,5 mm n = 2000 / 42,5 = 47 peças em uma tira ( consideraremos n (inteiro)) Q = Quantidade de peças por chapa Q = Nx n = 27 X 47 = 1269 peças por chapa( inteiro) Calculo do rendimento da chapa n = [(Área da peça) Área da chapa 100 n = [(30 40) (1269)/ (2000x1000)] .100 = 76.14% (CONSIDERADO bom ) OBS: Cabe aqui que não foi considera do faca de avanço e a peça é muito simples. Exemplo 2 a L = 69,5 mm 40.0 p = 42,5 mm N = 1000/69,5 = 14 tiras / chapa 30.0 n = 2000/42,5 = 42.2 = 94 peças /tira Q = 14. 94 = 1316 peças / chapa 30.0 n =[(30.40). (1316) n =78,96% sem faca de avanço20.0 Dados: e=2 mm Material : Aço ABNT 1010 70.0 20.0 Área da peça= 3000 mm 2 Da Tabela de Retalhos = 3,5 mm 100.0 t=5mm Z = 3 mm (Faca de avanço) = 36 Kgf / mm² Utilizamos neste caso a posição invertida, teremos dois punções, na ferramenta. Cálculos L = 100 +2 X 5 = 110 mm a = 70+20+2x3,5 =97mm N1 = 1000/L =1000/110 = 9,09 tiras / chapa n1 = 2000/a = 2000/ 97 20,6 = 40 peças / tira Q1 = N1xn1 = 40 9 =360 peças / chapa N2= 2000/L 2000/110= 18,18 tiras / chapa n2 = 1000/a = 1000/ 97 =10,3 x2 = 20 peças / tira n = 3000x 360 X 100/ 2000 X 1000 = 54% (sem faca de avanço- BOM)6-)Calculo da força de Corte Fc = [Kgf] p= Perímetro total do corte na Ferramenta(mm) (incluir a faca de avanço (avanço +z) ou os pinos centradores do sistema de avanço) e= espessura da chapa (mm) = Tensão de ruptura ao cisalhamento do material da chapa (Kgf/ Exercício Modelo 30.00 $14.00 1 )CALCULAR 0 RENDIMENTO DA CHAPA (2000x1000) COM UMA FACA DE AVANÇO E POSIÇÃO DA PEÇA NA TIRA COMO MOSTRA DESENHO. 25.00 2-)CALCULAR A FORÇA DE CORTE TOTAL NA FERRAMENTA. 29.00 55.00 DA TABELA TEMOS x=3,5 mm t=5 mm z=3 mm e=2 mm 15.00 MATERIAL AÇO ABNT 1025 Tr = 46Kgf/mm² a = 30 +15 + = 45 + 7 = 52 mmTIRA 52.00 3.50 5.00 + + 68.00 + 5.00 3.00 Desenho da tira para obtenção das dimensões do avanço e largura da tira Cálculos para obtenção do Rendime nto PER=43.98 Do Desenho da tira com a disposição escolhida AREA=28.27 PER=18.85 N1(Tiras/Chapa) = 1000/68 = 14, 7 ou n1 (Peças /Tira) = 2000/52 = 38,4 ou n2 = 1000/52 = 19,2 PER=170 Q1=14.38=532 e Q2 = 29 19 551 (Peças/Chapa) n= [(área da peça) / 2 significa que temos duas peças por avanço devido á posição escolhida Áreas e Perímetros Determinadas através de CAD ( RAZOAVEL PARA BOM )TIRA 52.00 3.50 5.00 + + 68.00 + + + + 5.00 3.00 Força de Corte Perímetro total = [(170+43,98+18,85).2]+[ 52+3] = 520,62 mm Fc = (perímetro total) . e τ r Fc = 520,62 . 2.46 = 46.855,8 KgfESPIGA CABEÇOTE OU BASE SUPERIOR PLACA DE CHOQUE PLACA PORTA PUNÇÃO PARAFUSOS E PINOS PUNÇÕES PARAFUSOS E PINOS PLACA GUIA DOS PUNÇÕES REGUA DA CHAPA TIRA DE CHAPA MATRIZ 8 COLUNAS E BUCHAS BASE OU CABEÇOTE INFERIOR 46 Exercício Proposto 1 Calcular 1-) Rendimento da chapa 2000x1000 com uma Dados: faca de avanço para cada disposição. Espessura da chapa = 1,5 mm 2-)Força total de Corte na Ferramenta. Material Aço ABNT 1030 τ 50 Kgf/mm² 10 17 Dimensões 2 37 da peça 12 26 2 38 24 26 A H B 5 37,5 45,5 B D 34.70 45 47Exercício Proposto 2 16 Para a peça do desenho ao lado com a distribuição da peça na tira dada Calcular: 1-) rendimento da chapa (2000x1000). 2-) A Força de Corte total na ferramenta. 35 19 48 3 3-) Comprimento máximo do punção crítico. São dados: Material da chapa Aço ABNT 1020 Tr=42 e = espessura da chapa =2,5 mm 5 21 16 3 10 11 S.A. 35 19 35 48 6 48