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ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I FERRAMENTAS RR DE CONFORMAÇÃO PLÁSTICACONFORMAÇÃO PLÁSTICA FERRAMENTAS DE CORTE – Parte I 1 FERRAMENTAS DE CORTE Parte I ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 2‐) APRESENTAÇÃO DA FERRAMENTA DE CORTE FERRAMENTA DE CORTE PARA UMA ARRUELAFERRAMENTA DE CORTE PARA UMA ARRUELA DIAMETRO 30 mm COM UMA FACA DE AVANÇO 2 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 3 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 4 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 5 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 6 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 7 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 8 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 9 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 10 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I ESQUEMA FERRAMENTA DE CORTE DAESQUEMA FERRAMENTA DE CORTE DA ARRUELA COM FACA DE AVANÇO 1º AVANÇO: A TIRA ENTRA NA FERRAMENTA E É ESTAMPADA PELA FACA DE AVANÇO 2º AVANÇO: A TIRA FOI AVANÇADA POR UM ÉSISTEMA DE AVANÇO ATÉ QUE SEJA IMPEDIDA DE CONTINUAR E É NOVAMENTE ESTAMPADA JUNTO COM A FACA DE AVANÇO 3º AVANÇO: A TIRA FOI AVANÇADA MAIS UMA VEZ E ENTÃO OS TRES CORTES SÃO EXECUTADOS AO MESMO TEMPO. 11 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 3‐) TEORIA DE CORTE DE CHAPAS METÁLICAS As chapas metálicas para serem cortadas passam por 3 (tres) fasesdistintas durante o processo: Primeira fase: A h t dA chapa entrando em contato com o punção sofre um processo de esmagamento d fSegunda fase : A chapa passa a sofrer o processo deo processo de cisalhamento puro. 12 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I Terceira fase : e ce a ase : Devido ao processo ser continuo a chapa sofre o processo de ruptura. O t d d t õO estado de tensões na chapa durante o processo de corte é representadop na figura ao lado: 13 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I Q d l t l d h é b d dQuando a lateral da chapa é observada podemos distinguir, nitidamente as regiões diferenciadas com relação ao tipo de esforço sofrido pela chapa Primeirorelação ao tipo de esforço sofrido pela chapa, Primeiro temos cisalhamento em uma zona mais brilhante e depois tração em uma zona que parece mais opacadepois tração em uma zona que parece mais opaca conforme figura abaixo. 14 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 15 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 3.1-) FOLGA ENTRE PUNÇÃO E MATRIZ Para ocorrer um corte adequado na chapa torna-se necessário que exista uma folga entre o Punção e a Matriz. 3.1 ) FOLGA ENTRE PUNÇÃO E MATRIZ g ç Esta folga tem por finalidade: 1-) Evitar que a força de corte necessária ao corte aumente a valôres extremosextremos. 2-) Aumentar a durabilidade do estampo. 3-) Produzir peças que atendam a tolerâncias dimensionais.) p ç q Folgas grandes provocam um dobramento na chapa para dentro da matriz, aumentando o atrito entre a chapa e o punção, prejudicando o acabamento noaumentando o atrito entre a chapa e o punção, prejudicando o acabamento no corte. Folgas pequenas prejudicam a fase de ruptura da chapa provocando os mesmos efeitos citados acimaefeitos citados acima. A Folga entre Punção e Matriz é função : 1-) Da espessura da chapa que será cortada. 2 ) D i tê i d t i l2-) Da resistência do material. Essa folga pode ser determinada de acordo com o diagrama na pagina seguinte. 16 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I FolgaTotal = Dm ‐ dp FolgaPARCIAL = (Dm/2 )– (dp/2)g ( / ) ( p/ ) Na determinação da folga podemos ter duas ibilid dpossibilidades: 1– Reduzir o dimensão do punção. 2– Aumentar o dimensão do furo da matriz . 17 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 18 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I As possibilidades dependem do produto a ser obtido. Obtenção de discos de diâmetro 50 mm de Vejamos um exemplo: material com 3mm de espessura e resistência ao cisalhamento de 25 Kgf/mm2 Solução: No diagrama retiramos a folga parcial de 0,048 mm. Como desejamos discos com diâmetro de 50 mm teremos: Diâmetro da matriz = 50 mm pois é a t i t di ã dmatriz que garante a dimensão da peça. Diâmetro do punção dp 50 2 0 048 49 904 mm s btraio adp= 50 ‐ 2 x 0,048 = 49,904 mm subtraio a folga do diâmetro da matriz para encontrar a dimensão do punção 19 a dimensão do punção. ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I Obter um furo em uma peça deObter um furo em uma peça de diâmetro 50 mm em uma chapa de 3 mm de espessura e resistência á3 mm de espessura e resistência á Cisalhamento de 25 Kgf/mm2. Do diagrama retiramos uma folgaDo diagrama retiramos uma folga parcial de 0,048mm. Para este caso temos: Diâmetro do punção =50 mm poisDiâmetro do punção 50 mm pois é o punção que garante o diâmetro do furo. Diâmetro da matriz Dm = 50 + 2x 0,048 = 50, 096 mm. Somo a folga ao diâmetro do punção 20 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 4‐) PROJETO DA FERRAMENTA4‐) PROJETO DA FERRAMENTA 4.1) ESTUDO DO APROVEITAMENTO DA CHAPA.4.1) ESTUDO DO APROVEITAMENTO DA CHAPA. O 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. d dé d d l d dBaseado na idéia de produzir uma peça com qualidade, inicialmente vamos fazer um estudo para melhor aproveitar a h tili f ã dchapa que vamos utilizar na confecção das peças que a nossa ferramenta irá produzir, não podemos esquecer que a chapa á té i i f b i ã d d t fi lserá a matéria prima para a fabricação do nosso produto final. Este estudo está ligado ao “lay‐out” dos punções na ferramenta 21 ferramenta. ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I APROVEITAMENTO DA CHAPA As chapas serão cortadas em tiras em uma guilhotina ou emg tesouras rotativas . O ideal é que as tiras tenham sempre o total da largura da chapa, o que na maioria dos casos é impossível devido a uma grande variação da dimensão das peças a serem produzidas . Para facilitar depois da f áferramenta pronta, será utilizado uma bobina de chapa ti l (L) d a = avanço da tira (mm) na respectiva largura (L) da tira. A chapa padrão dos nossos cálc los terá dimensão x, t = dimensões do retalho (mm) d i ( ) 22 nossos cálculos terá dimensão 2000x1000 (mm) L = Largura da tira (mm) ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I O número de peças a serem retiradas destas tiras deverá ser oO 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.que as perdassejam mínimas. Portanto com o objetivo de minimizar as perdas e maximizar o aproveitamento da chapa faremos um estudo para determinar oaproveitamento da chapa faremos um estudo para determinar o maior número de peças a serem produzidas por chapa. A tira padrão será a mostrada abaixo.p Retalho A e B SÃO AS DIMENSÕES MÁXIMAS DA PEÇA Espaço reservado para a peça 23 TIRA DE MATERIAL ONDE SERÁ CORTADA A PEÇA E DIMENSÕES DO RETALHO ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 4.1.1 ESPAÇAMENTO ENTRE A BORDA DA TIRA E ASS Ç O O S PEÇAS, E ESPAÇAMENTO ENTRE PEÇAS. Durante o processo de corte da chapa metálica nas fases deDurante o processo de corte da chapa metálica, nas fases de esmagamento e ruptura da chapa surgem deformações plásticas na lateral da chapalateral da chapa. Estas deformações não são uniformes, prejudicando dimensionalmente o produto. Para se evitar tal problema, podemosdimensionalmente 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.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, dop ç ç p ç , 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 24 fazemos um ajuste tentando melhorar o rendimento se possível. ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I Tabela paraTabela para determinação das a das dimensões do Retalho‐=> Retalho ‐ => > ‐ = > ‐ = > ‐ = 25 > ‐ = ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I Consideremos o produto desenhado abaixo : Para determinarmos qual a melhor disposição para op ç p máximo aproveitamento da chapa necessitamos fazer á i t d d l li ãvários estudos de localização da peça na chapa e para isso teremos as seguintesg possibilidades de localização da peça na tira: Dados para a peça : Material da chapa : Aço ABNT 1010Aço ABNT 1010 Espessura da chapa = 2 mm Da tabela anterior x = 3,5 mm t = 5 mm z 3 mm 26 z = 3 mm ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 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 spos ções da peça a t a p ç ç dentro da ferramenta como o indicado na figura. Temos um só punção. 27 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 2‐) 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 doisreduzindo as perdas em relação á disposição anterior. Teremos dois punções. 28 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 3‐) Disposição inclinada :3 ) spos ção c ada As peças podem estar inclinadas na tira o que pode fazer com que o aproveitamento seja melhor, sendo que podemos ter duas formas de i li i “ “ éinclinar a peça na tira, com espaçamento “x “ entre as peças ou até sem o espaçamento o que pode causar um acabamento menos preciso na peça. 29 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 4‐)Disposição4‐)Disposição Inclinada encaixada: Existem peças que tem ap ç q possibilidade de serem localizadas da forma t ficomo mostra a figura abaixo, essa peça tem uma forma que permiteq p que se estude uma posição inclinada e além di f i ddisso se faça o encaixe de uma peça na outra para melhorar o rendimento,, obedecendo os valores de “x” e “t” poderemos ter uma peça com acabamento bom e um rendimento melhor. 30 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 5‐)Disposição Reta com valor de t =0:5‐)Disposição 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 o 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 O trechonão se desloque podemos colocar duas facas de avanço. O trecho tracejado indica a reserva de material para a confecção da peça. Os valores de “ x” e “z” são mantidos ou múltiplos deles. 31 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I Obs : O 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 serfeito para podermos ter um aproveitamento melhor da matéria prima a ser utilizada resultando em custo menor para a ferramenta e para a produção. 32 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 5‐)Calculo do Rendimento da chapa5‐)Calculo do Rendimento da chapa Vamos calcular: (Número de tiras / chapa) N1= 1000/L ; e N2=2000/L (INTEIROS) (Número de peças / tira) n1=2000/a ; e n2= 1000/a (INTEIROS)n1=2000/a ; e n2= 1000/a (INTEIROS) Q1= N1 . n1 (Número de peças / chapa)( p ç p ) Q2= N2 . n2 (Número de peças / chapa) E lh “Q” i t Q1 Q2Escolher “Q” o maior entre Q1 e Q2 OBS: O valor de Q dever ser determinado de acordo com a quantidade de peças em cadaq p ç avanço ou seja depende da posição da peça a ser adotada na tira. 33 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I Rendimento: η = [(Ap . Q) /( 2000x1000 )]. 100 [%] Ap =Área aproveitada da peça (mm2) OBS A é Á d P Á d fOBS: Ap é Área da Peça menos Área dos furos Q = Maior quantidade de peças por chapa já calculada 34 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I E l 1Exemplo 1 1o ) Estudo: 1‐) Desenho da Peça: Da tabela (pag. 19) temos : Material da Peça Aço ABNT 1020 e = 1,5 mm, x = 2,5 mm t = 3,5 mm a = avanço = 40 + x = 40 + 2 5 = 42 5mma = avanço = 40 + x = 40 + 2,5 = 42,5mm L = largura da t ira = 30 + 2 x t =3 0 + 2 x3,5 = 37 mm 35 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I CálculosCálculos : N = quantidade de tiras em uma chapa de 2000 x 1000 mm N = 1000 / LN 1000 / L L = 30 + 2 . t = 30 + 2 . 3,5 = 37 mm N= 1000 / 37 = 27 tiras por chapa ( consideraremos N (inteiro)) id d d i ( 2000 L)n = quantidade de peças em uma tira ( 2000 x L) n = 2000 / a a = 40 + 2,5 = 42,5 mma 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 N 27 47 1269 h ( i i )Q = N x n = 27 x 47 = 1269 peças por chapa( inteiro) Calculo do rendimento da chapa η = [(Área da peça) x Q /( Área da chapa )] . 100η [(Área da peça) x Q /( Área da chapa )] . 100 η = [(30 . 40) . (1269)/ (2000x1000)] .100 = 76.14 % (CONSIDERADO bom ) OBS C b i l b ã f i id d f dOBS: Cabe aqui lembrar que não foi considerado faca de avanço e a peça é muito simples. 36 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I Exemplo 2 L = 69,5 mm p = 42,5 mm N = 1000/69,5 = 14 tiras / chapa n = 2000/42,5 = 42.2 = 94 peças /tira Q = 14 94 = 1316 peças / chapaQ = 14 . 94 = 1316 peças / chapa η =[(30.40). (1316) /(2000.1000)].100η =78 96 % sem faca de avançoη =78,96 % sem faca de avanço 37 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I dDados: e=2 mm Material : Aço ABNT 1010Material : Aço ABNT 1010 Área da peça= 3000 mm 2 Da Tabela de Retalhos x = 3,5 mm t = 5 mm z = 3 mm (Faca de avanço)z 3 mm (Faca de avanço) r = 36 Kgf / mm 2 38 Utilizamos neste caso a posição invertida, teremos dois punções, na ferramenta. ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 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 x 2 = 40 peças / tiran1 = 2000/a = 2000/ 97 = 20,6 x 2 = 40 peças / tira Q1 = N1xn1 = 40 x 9 =360 peças / chapa N2= 2000/L 2000/110= 18,18 tiras / chapa n2 = 1000/a = 1000/ 97 =10,3 x2 = 20 peças / tira Q2 = N2 x n2 = 18x20 =360 η = 3000x 360 x 100/ 2000 x 1000 = 54 % (sem faca de avanço‐ BOM) 39 η = 3000x 360 x 100/ 2000 x 1000 = 54 % (sem faca de avanço‐ BOM) ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 6‐)Calculo da força de Corte Fc = p . e . r [Kgf]Fc p . e . r [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) r = Tensão de ruptura ao cisalhamento do material da r Tensão de ruptura ao cisalhamento do material da chapa ( Kgf/ mm2 ) 40 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I Exercício Modelo r L = 55 + 2. t + z = 55+10 + 3 = 68 mm a = 30 +15 + 2.x = 45 + 7 = 52 mm 41 a 30 +15 + 2.x 45 + 7 52 mm ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I L = 55 + 2. t + z = 55 + 10 + 3 = 68 mm Desenho da tira para obtenção das dimensões do avanço e largura da tira a = 30 + 15 + 2.x = 45 + 7 = 52 mm 42 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I Cálculos para obtenção do RendimentoCá cu os pa a obte ção do e d e to Do Desenho da tira com a disposição escolhida L = 55 + 2 t + z = 55+10 + 3 = 68 mmL = 55 + 2. t + z = 55+10 + 3 = 68 mm a = 30 +15 + 2.x = 45 + 7 = 52 mm N1(Ti /Ch ) 1000/68 14 7 N2 2000/68 29 4N1(Tiras/Chapa) = 1000/68 = 14, 7 ou N2= 2000/68 = 29,4 n1 (Peças /Tira) = 2000/52 = 38,4 ou n2 = 1000/52 = 19,2 Q1 = 14 . 38 = 532 e Q2 = 29 . 19 = 551 (Peças/Chapa) = [(área da peça) (Q2 2) / (2000x1000)] 100 = [(área da peça) . (Q2 .2) / (2000x1000)].100 2 significa que temos duas peças por avanço devido á posição escolhida = [ (1200‐ 153,94‐28,27).(551.2)/ (2000000)].100 = Áreas e Perímetros D t i d [ (1200 153,94 28,27).(551.2)/ (2000000)].100 = 56 % ( RAZOAVEL PARA BOM ) Determinadas através de CAD 43 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I Força de CorteForça de Corte Perímetro total = [(170+43,98+18,85).2]+[ 52+3] = 520,62 mm Fc = (perímetro total) . e . r Fc = 520,62 . 2 . 46 = 46.855,8 Kgf 44 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 45 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 46 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I Exercício Proposto 1 Calcular e c c o oposto Dados: Espessura da chapa = 1,5 mm 1‐) Rendimento da chapa 2000x1000 com uma faca de avanço para cada disposição. 2‐)Força total de Corte na Ferramenta. Material Aço ABNT 1030 r= 50 Kgf/mm2 ) ç DimensõesDimensões da peça 47 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I Exercício Proposto 2 Para a peça do desenho ao lado com a distribuição da peça na tira dada Calcular: 1-) O rendimento da chapa (2000x1000). 2-) A Força de Corte total na ferramenta. 3-) O Comprimento máximo do punção crítico.) p p ç São dados: Material da chapa Aço ABNT 1020 r = 42 Kgf/mm2 r 42 Kgf/mm e = espessura da chapa =2,5 mm 48 ME8810‐NMA810‐Ferramentas de Conformação Plástica ‐ Estampagem ‐ Estampos de Corte I 49
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