Complementos da Tecnologia Mecânica. Fev-Jun 2009

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1 Complementos da Tecnologia Mecânica. Fev-Jun 2009 N Nome Teste 1 Teste2 Teste 3 Prova adic N.Freq. Observ Barros Adriano Alfredo 9,6 7 4, ,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, ,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, ,7 Admitido 15 Noronha Sérgio 12,1 7,1 6,9 10 9,3? 16 Pedro Clemente ,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, ,6 Admitido Notas positivas Notas negativas 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

2 Teste 1. Complementos da Tecnologia Mecânica 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 C N, unificação C U, de superfícies que precisam usinagem C spu e de precisão C P. 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.) Alexandre Kourbatov Tomas Massingue 2

3 Resolução do Teste 1. Complementos da Tecnologia Mecânica 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 GG Parâmetros das superfícies da bucha observada 20 p. N Nome da superfície Qtd Destino Dimensões Rugosid. Série Normal 1 Face 2 Define 20h comprimento, é base tecnológica 2 Chanfro externo 2 Facilita entrada no furo da chapa C=0,5±IT14/2 α=45±at14/ Cilindro externo 2 Desliza no furo da chapa, é a base construtiva φ20b12 L=2±IT14/2 L=16b12 R0,5±IT14/ Cilindro externo 1 Define batente, φ25h diâmetro limite externo, é base tecnológica 5 Chanfro interno 8 Facilita entrada da barra C=0,5±IT14/2 α=45±at14/ Furo quadrado 1 Passagem da barra, transmissão 10b12 R0,5±IT14/

4 da rotação 7 Superfície boleada 1 Evitar bordos R0,5±IT14/ (6) agudos 8 Face da saliência 2 Define resistência L=5±IT14/ da Saliência B=10±IT14/2 5 9 Superfície perfilada 1 Entra na ranhura B=10b do canhão e R3±IT14/2 40 desloca-o L=36h14 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 C N =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 C u =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 C spu =15/20 = 0,75. O grau de tolerância médio GT m = ( )/20 = 13,7, é de precisão normal, o que facilita a fabricação da peça. C P = 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 R z 40 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. 4

5 Teste 2. Complementos da Tecnologia Mecânica 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 R z trat Método do tratamento GT R z 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 Alexandre Kourbatov Tomas Massingue 5

6 Resolução do Teste 2 de Complementos da Tecnologia Mecânica de 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, R a 1,25 N Método tratam. GT R z, μm 1 Brocagem T, μm 80 ρ, μm 45 ε c, μm 2 Rect.desb Z min μm D calc mm , Rect.acab ,921 20,021 IT mm 0,13 D calc D arred 2Z real Max Min Max Min Max Min 19,551 19,421 0,052 19,921 19,869 19,53 19,4 19,912 19,86 0,021 20,021 20,0 20, ,46 0,14 0, ρ c = 2 20 = 40 μm a broca curta tem rigidez elevada; ρ d = 0 μm; ρ e = 20 μm brocagem com dispositivo 2 2 condutor; ρ 1 = = 45 μm; ε p = 0 há coincidência das bases; ε a = 0 força de aperto é perpendicular a cota; ε d = IT disposição /3 = 60/3 = 20 μm; dispositivo único para desbastamento e aço de construção; ε c = 20 μm ρ ρ 6

7 3. Sequência de tratamento das superfícies sup Nome da Qtd Dimensões, R z Método do tratamento GT R z superfície precisão trat Plano 2 150h Corte Fresagem s/acab Plano 2 20h Laminagem quente Furo 1 φ20h7 100±0,03 20±0,1 5 2 Fresagem s/acab Brocagem Rectif. desb Rectif. acab Chanfro 4 C=1±IT Escareamento α=45 o ±AT14 5 Furo 1 φ12,5h Brocagem ±IT14/2 12,5±0,1 6 Superf. Boleam. 22 R0,5±IT Limagem Plano 2 40h Corte Banqueta 2 25j s 8 30±IT14/2 R0,5±IT14 7,5±0,1 5 2 Fresagem s/acab Fresagem desbast Rectif. desbast Rectif. acab 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 7

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, 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 90 o, P6M5. 3 buchas adaptadoras. Paquímetro 120x0,02. Escantilhão 45 o. 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, Rectificação de desbastamento do furo φ20h7 Rectificadora interna. Morsa autocentrante. Rebolo abrasivo E60K6. Paquímetro 120x0,01. Escantilhão 100±0, Rectificação de acabamento de duas banquetas 8 Rectificadora plana. Morsa mecânica. Rebolo abrasivo E40K6. Calibre fêmea 25j s Rectificação de acabamento do furo φ20h7 Rectificadora interna. Morsa autocentrante. Rebolo abrasivo E40K6. Calibre macho 20H7. Paquímetro 120x0,01. Escantilhão 100±0, Controle de qualidade final Bancada de controlador. Paquímetro 180x0,01. Calibre fêmea 25j s 8. Calibre macho 20H7. Escantilhões 100±0,03, R0,5, 45 o O número total dos pontos certos p. = 20/60 0,29 Alexandre Kourbatov 8

9 Teste 3. Complementos da Tecnologia Mecânica 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 S vm =0,2 mm/v e n m =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 P z = 500 N, P y = 250 N e P x = 125 N. (14 p.) Alexandre Kourbatov Tomas Massingue 9

10 Resolução do Teste 3 de CTM de Descrição da fase 30 (20 p.) 30. Torneamento de semiacabamento de 2 s 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 3 s grampos especial pelo furo e face esquerda e tirar. Mandril de 3 s grampos especial. 1. Tornear face direita até 20-0,52, chanfro externo direito 1±0,25x45 0 ±1 0, cilindro φ25s7 até φ26-0,13, l = 3-0,25 e R0,5±0,25, chanfro intermediário 0,5±0,25x45 0 ±1 0 e cilindro φ28 até φ28-0,52, R z 40 Ferro cortante para cilindrar externo de encoste, P6M5, BxH=12x12. Paquímetro 120x0,01. Escantilhões R0,5 e Abrir chanfro externo esquerdo 0,5±0,25x45 0 ±1 0, R z 40 Ferro cortante para chanfrar externo esquerdo, = 45 0, P6M5, BxH=12x Abrir chanfro interno direito 0,7±0,25x45 0 ±1 0, R z 40 Ferro cortante para chanfrar interno, = 45 0, 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, R a 2,5 Ferro cortante para cilindrar externo encoste, P6M5, BxH=12x12. t=2, S vm =0,2, V r =47, n m =500, t p, t a t=0,5, S vm =0,2, V r =47, n m =500, t p, t a t=0,7, S vm =0,2, V r =33, n m =500, t p, t a t=0,3, S vm =0,2, V r =41, n m =500, t p, t a 2. Esquemas de tratamento com trajectórias de deslocamento das ferramentas (16 p.) t f30 t ai =0,3 0, ±0,25x45 ±1 10

11 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 Aproximação rápida da ferramenta Z GO Z Penetração da ferramenta 011 GO X Facejamento 012 GO X Abertura do chanfro direito 1x Z GO Z Semiacabamento φ GO X Facejamento 016 GO X Abertura do chanfro intermediário 0,5x Z GO Z Semiacabamento φ X>CLR X Afastamento da ferramenta para 0 f 020 Z>CLR Z 4. Cálculo do defeito de tratamento e de ajustamento da ferramenta (12 p.) IT = 0,052 mm; d adm max = 25,4 mm; d adm min = 25,4 0,052 = 25,348 mm; d adm m = (25,4+25,348)/2 = 25,374 mm - dimensão média do campo de tolerância d m = d i /n = (25,35+25, , , , ,4 4+25,41 2)/45 = =25,38133 mm dimensão média aritmética 2 di dm σ = ( ) = 0, mm. desvio padrão n Δ = 6 σ = 6 0, = 0, mm - defeito de tratamento. O defeito de tratamento - 0, mm é maior da tolerância - 0,052 mm. Por isso há necessidade de diminuir os regimes de tratamento. Δ aj = d adm m d m = 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 3 s grampos a força de aperto necessária K Pz R Px f2 R2 Q = 3 f1 R1 f1 f2 R2 K = 1,5 1,1 semiacabamento 1 corte continuo 1,4 aperto manual 1 aperto cómodo 1,5 há torque = 3,465 R = (30+26)/4 = 14 mm; R 1 = 19,6/2 = 9,8 mm; R 2 = (26+19,6)/4 = 11,4 mm Tomamos f 1 = f 2 = 0,12 deslizamento da liga de cobre pelo aço, R z , ,12 11,4 Q = = 7160 N 3 0,12 9,8 0,12 0,12 11,4 Para cunha N = 3 Q tg(α+2ϕ). Daí N = tg(6+12) = 6979 N 11

12 N O diâmetro médio da rosca que garante a força N d = C ; [ σ r ] C = 1,4; [σ r ] = 100 MPa 6979 Então d = 1,4 = 11,7 mm. Tomamos rosca M O torque que necessário aplicar para parafuso para garantir a força N M = 0,22 d N Então M = 0,22 11, = N mm O comprimento necessário da chave L M / F o. Força do operário F o = 150 N Então L / 150 = 113,6 mm. Serve chave normal. O número dos pontos certos p. = 20/67 0,3 Alexandre Kourbatov 12