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PublicouGabriela Corado Alterado mais de 10 anos atrás
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Aula 9 Processos de Conformação Mecânica Estampagem
PUC Goiás ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO Disc.: Processos de Fabricação Prof. Jorge Marques Aula 9 Processos de Conformação Mecânica Estampagem Referências: CHIAVERINI, V. Tecnologia Mecânica. Vol. II Telecurso Processos de Fabricação. BENAZZI JR. Tecnologia de Estampagem – Fatec-SO
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Estampagem - Introdução
Assuntos a estudar Processos de Estampagem: corte, dobra, repuxo. Ferramentas de corte: punção/matriz, posicionadores, dispsitivos de avanço e paradas. Ferramentas de múltiplo estágio. Layout de chapa, layout de tiras.
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Introdução Estampagem corresponde a um conjunto de operações que provoca transformações em uma chapa sem arranque de cavaco. A operação é realizada por meio de ferramentas (estampos) acionados por prensas mecânicas, hidráulicas ou pneumáticas. A estampagem é normalmente realizada a frio
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Prensas São as máquinas utilizadas para executar a estampagem. Existem vários tipos e tamanhos de prensas.
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Estampo Ferramenta que executa a estampagem. Bases para estampos
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Componentes do Estampo
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Distribuição das forças na estampagem
Para evitar problemas diversos, como rebarbas excessivas, desgastes severos da ferramenta, vibrações e desbalanceamentos, é preciso distribuir as forças segundo um baricentro. 𝑥𝐺= 𝑃 1 𝑥 1 + 𝑃 2 𝑥 2 + 𝑃 3 𝑥 3 𝑃 1 + 𝑃 2 + 𝑃 3 𝑦𝐺= 𝑃 1 𝑦 1 + 𝑃 2 𝑦 2 + 𝑃 3 𝑦 3 𝑃 1 + 𝑃 2 + 𝑃 3 𝑃 = força de estampagem
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Operações de Corte Operações de Corte Corte Entalhe Puncionamento
Recorte Transpasse
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Operações de Corte
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Operações de Corte
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Operações de Corte
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Operações de Corte
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Operações de Corte
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Operações de Deformação
Dobramento Repuxo Extrusão Cunhagem Forjamento a frio
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Operações de Deformação
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Operações de Deformação
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Operações de Deformação
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Operações de Deformação
Cunhagem: Obtenção de figuras em alto ou baixo relevo, por meio do amassamento do material
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Operações de Deformação
Forjamento a frio: obtenção de formatos de forma drasticamente diferente do inicial. Exemplo: cabeça de parafuso, etapas iniciais de fabricação de esferas e porcas, etc.
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Características do Processo de Estampagem
Elevada capacidade de produção. Baixo custo em escalas médias e altas. Intercambiabilidade facilitada. Ausência de cavaco. Precisão e leveza nas peças obtidas.
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Matéria Prima da Estampagem
Chapas de metal maleável, dúctil (principalmente para repuxo), com bom acabamento superficial: Aço Cobre Alumínio Níquel e suas ligas Zinco Metais preciosos
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Dimensões comerciais das chapas
700 x 2000 mm 850 x 2000 mm 1000 x 2000 mm, etc. Bobinas de 800 a 1200 mm de largura, ou outras larguras, com massa de aproximadamente 14 toneladas.
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Fonte: Benazzi Jr.
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Operações de Corte
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Operações de Corte Como observa-se na figura anterior, o material sofre inicialmente deformação plástica, depois cisalhamento e, posteriormente, destacamento. Sendo bem definida cada região com cantos arredondados, faixa brilhante e faixa áspera respectivamente. O alcance de cada região é função da dureza.
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Força de corte 𝐹𝑐= 𝜏 𝑟𝑢𝑝 .𝐴𝑐 𝐹𝑐 = Força de corte 𝜏 𝑟𝑢𝑝 = Tensão de ruptura por cisalhamento 𝐴𝑐 = a área de corte
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Força de Corte na Tesoura Guilhotina faca inclinada
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Força de Corte Tesoura Guilhotina
𝑒 = espessura da chapa
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Puncionamento Operação realizada com o estampo (punção-matriz)
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Força de corte no puncionamento
𝐹𝑐= 𝜏 𝑟𝑢𝑝 .𝐴𝑐 𝐴𝑐 = 𝑝. 𝑒 𝑝 = perímetro de corte
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Layout de corte
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Layout de corte O arranjo das peças a estampar, respeitando os espaçamentos, definem uma tira de estampagem. A largura da tira é limitada pela capacidade da máquina ou pelas características da ferramenta de estampagem. As tiras são cortadas a partir de chapas ou bobinas. Obter o máximo aproveitamento do material é o objetivo do layout de corte. Softwares comerciais podem auxiliar nesta tarefa.
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Layout de Chapas O estudo do layout visa obter o máximo aproveitamento (rendimento) da chapa. O layout depende de: Limites das prensas (carga e dimensões); Volume de produção; Sentido da laminação (em alguns casos); Características dos materiais (espaçamentos). 𝜂= á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑒ç𝑎𝑠 á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑎 𝑐ℎ𝑎𝑝𝑎 = rendimento da chapa.
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Exemplos de layout Estampos simples, com um punção
Estampos com dois punções
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Exemplos de layout Estampos com 3 carreiras de punções
Mais carreiras de punções = mais rendimento Mas também exigem estampos mais caros e complexos. Analisar o volume/escala.
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Exercício Dimensões da chapa: 2000 x 1000 mm. Largura máxima da tira: 320 mm (limitação máq.). Espaçamento requerido entre peças e nas bordas da tira s = 2 mm. Dados o desenho da peça e demais informações abaixo, faça um layout de estampagem e calcule o rendimento da chapa.
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Estampos Progressivos
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Estampos Progressivos
Utilizados para peças complexas e/ou extração de peças a partir de resíduos de outras maiores.
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Estampos Progressivos
Outro exemplo
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Grandes Produções Estampos com alimentadores automáticos e tiras na forma de bobinas.
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Estampagem DOBRAMENTO
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Operações de Dobra Enquanto no corte as forças são de cisalhamento, na dobra, utiliza-se de dos conceitos de flexão para dimensionamento dos esforços necessários. Igualmente importantes no projeto de ferramentas e seleção de máquinas para operações de dobra são: Raio mínimo dos materiais, Retorno elástico. Os dimensionamentos dos esforços e os detalhamentos e características de projeto de ferramentas e máquinas não serão tratados nesta disciplina.
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Desenvolvimento de blanks
No dobramento, há alongamento da chapa numa face e contração na outra. Numa região próxima do centro da espessura da chapa permanece com o comprimento inicial; é a camada linha neutra. O pedaço de chapa que, depois de dobrada, se transforma na peça final é chamada de blank.
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Desenvolvimento de blanks
Um comprimento desenvolvido L é calculado conforme o esquema abaixo
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Exercício: Calcule o comprimento desenvolvido L da peça abaixo
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Estampagem REPUXO Estampagem Profunda
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Operação de Repuxo ou estampagem profunda
Na operação de repuxo obtêm-se peças ocas, partindo-se de placas ou chapas planas.
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Operação de Repuxo ou estampagem profunda
Durante a operação de repuxo o material (chapa) sofre esforços de compressão (nas bordas da matriz) e esforços de estiramento.
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Determinação do Blank para repuxo
Quase sempre a espessura final da peça repuxada permanece a mesma da chapa. Neste caso; Área superficial da peça = área superficial do blank Quando há mudança de volume (menos comum) é preciso fazer, Volume de metal da peça = volume de metal do blank Trabalharemos apenas com os casos de área constatnte.
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Exemplo: Calcule o blank da peça
Resolução A peça é cilíndrica, logo o blank será também cilíndrico, um disco
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Área do blank = Área da peça (um superfície)
Exemplo (cont.) Área do blank = Área da peça (um superfície)
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Exemplo (cont.)
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Exercícios Determinar o blank necessário para produzir a peça ilustrada, de 50 mm de diâmetro. Considerar sobremetal de 10 mm para operação de rebarbação (recorte)
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Estágios de Repuxo Peças de grandes profundidades de repuxo devem ser repuxadas em várias operações. O número de operações depende da profundidade de repuxo e das características do material da chapa. Coeficiente de repuxo: é a menor relação possível entre o diâmetro do punção e o diâmetro do blank
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Valores típicos de coeficiente de repuxo
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Esxemplo Calcular o número de operações necessárias para obtenção da peça repuxada abaixo.
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Exemplo (resolução)
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Estampagem EQUIPAMENTOS
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Prensa Excêntrica. Acionamento mecânico por rotação de eixos excêntricos. Golpes rápidos por impacto (tipo martelamento) Limitadas às características da ferramenta e sistemas de alimentação.
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Prensa hidráulica Acionada por pistão hidráulico. Golpes em velocidade constante e controlada.
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Dobradeiras Permitem executar diversas formas (perfis com um conjunto simples de matrizes e punções. Quando aliadas a CNC, as operações são simplificadas e precisas.
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Dobradeiras
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Perfiladeiras
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Calandras
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