Testes e Exames de Processos de Fabricação II Teste

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1 Testes e Exames de Processos de Fabricação II Teste Para que utiliza-se a usinagem? 2. Para que servem os movimentos montáveis? Dar 2 exemplos. 3. O que representam geratriz e directriz no método de traços? Apresentar o esquema de tratamento que corresponde a este método de formação das superfícies. 4. Apresentar 3 fórmulas de cálculo da velocidade de corte para movimentos circulares, rectilíneos e em função da duração da ferramenta. 5. Apresentar o esquema de abertura da ranhura interna da peça indicada na figura 1 com indicação de todos os elementos do esquema de tratamento. 6. Apresentar a geometria da parte cortante da ferramenta indicada na figura 2 que se usa para trabalhar a face direita da peça apresentada na figura Apresentar o esquema e dar explicações de variação da geometria da parte cortante da ferramenta por causa da excrescência. 8. Apresentar a equação do balanço térmico no processo de usinagem. 9. Apresentar as fórmulas de cálculo da componente P z da força de corte e do trabalho de corte no torneamento. 10. Escolher o material da parte cortante da broca que se usa para abrir furo no betão. Nota. As fórmulas têm que ser apresentadas com descrição dos símbolos e unidades. Boa sorte!

2 Teste 2. Processos de Fabricação II Apresentar um exemplo do esquema de formação duma superfície por método de contacto e indicar o que representa as linhas geratriz e directriz. (7 p.) 2. Descrever a variação dos ângulos da cunha cortante por causa do valor do avanço, apresentar o esquema de demonstração deste efeito. (9 p.) 3. Elaborar a sequência de tratamento duma superfície cilíndrica externa φ10n7, R a 0,63 dum pino φ10x30 (Fig. a) do aço C35 para produção em série grande. Indicar as dimensões que há de obter depois de cada tratamento com classe de tolerância e desvios limites. (16 p.) 4. Apresentar o esquema completo de torneamento de semiacabamento do cilindro externo φ64h12, R z 40 da engrenagem cilíndrica (Fig. b) do aço 40Cr4, σ r = 600 MPa. Escolher o equipamento necessário, parâmetros principais e geometria do ferro cortante. (22 p.). 5. Determinar os regimes de corte (sem verificação) para facejamento de acabamento da engrenagem cilíndrica (Fig. b) no torno 1224B, usando seguintes dados: R z 20; ferro cortante para facejar acotovelado direito, T30K4; BxHxL = 20x20x100; ϕ = 45 ο ; ϕ 1 = 20 ο ; α = 12 ο ; γ = 15 ο ; λ = 0 ο ; R b = 2 mm. (21 p.). 6. Verificar a possibilidade de uso do torno 1224B pela potência para torneamento de desbastamento do cilindro externo φ12 dum parafuso (Fig. c) da liga AlCu4MgMn, σ r = 440 MPa com ferro cortante de P6M5, ϕ = 90 ο ; ϕ 1 = 10 ο ; α = 12 ο ; γ = 25 ο ; λ = 0 ο ; R b = 1 mm e regimes de corte t = 5 mm, S v = 0,321 mm/v, n = 870 r.p.m. Se for necessário propor as alterações dos regimes de corte. (15 p.)

3 Solução do Teste 2 dos Exemplo do esquema de formação duma superfície por método de contacto fresagem dum plano. (3 p.). A linha geratriz 1 é a aresta cortante da fresa e a linha directriz 2 é a tangente às posições consequentes da trajectória da aresta cortante. (4 p.). 2. Variação dos ângulos da cunha cortante Com aumento do avanço S os ângulos α d e δ d diminuem, o ângulo γ d aumenta e o ângulo β d não varia. (5 + 4 p.). 3. Sequência de tratamento do cilindro φ10n7, R a 0,63 do pino. (16 pontos) N p/o Método de tratamento GT R z Dimensão 1 Laminagem com calibração* 12 40* φ11h12( -0,18 )** 2 Rectificação de desbastamento* 10 10* φ10,3h10( -0,07 )** 3 Rectificação de acabamento* 8 5* φ10,05h8( -0,027 )** 4 Rectificação de acabamento fino* 7 2,5* φ10n7( 0,025 0,01)** 4. Esquema do torneamento de semiacabamento do cilindro externo da engrenagem... Torneamento (22 p.) Torno paralelo 1224B * Dispositivo especial de aperto * Tornear o cilindro φ64-0,3, R z 20 * Ferro cortante para cilindrar externo recto direito, T15K6 ** Paquímetro 120x0,05 * t, mm S v, mm/v V c, m/min n, r.p.m. t p, min * Parâmetros do ferro cortante: BxHxL = 20x20x100 * α = 12 o ; γ = 15 o ; γ ch = -4 o ; λ = 0 o ;* ϕ = = 45 o ; ϕ 1 = 10 0 ; * 6 p. R b = 1 mm * 5 p.

4 5. Determinação dos regimes de facejamento de acabamento. (21 p.). Escolhemos t = z = 0,3 mm (pois é torneamento acabamento).* De tab. 11 pág. 32 S v = 0,5 mm/v (para torneamento externo).* De tab. 12 pág. 32 S v = 1,3 1,2 = 1,56 mm/v (pela resistência da pastilha de liga dura).* De tab. 14 pág. 34 S v = 0,55 0,45 = 0,25 mm/v (para rugosidade R z 20, R b = 2 mm).* Escolhemos pela máquina S vm = 0,236 mm/v.* De tab. 17 pág. 35 C v = 420; x v = 0,15; y v = 0,2; m = 0,2.* K mv = C m (750/σ r ) nv ; de tab. 2 pág. 29 C m = 0,95; n v = 1 (para aço ao cromo e liga dura);* K mv = 0,95 (750/600) 1 = 1,19. * De tab. 5 pág. 30 K esv = 1 (acabamento, sem crosta).* De tab. 6 pág. 30 K mfv = 1,4 (ferro cortante T30K4).* De tab. 18a pág. 36 K ϕv = 1 (ϕ = 45 o ); K ϕ1v = 0,94 (ϕ = 20 o ); K rv = 1 (liga dura).** De tab. 18b pág. 36 K qv = 0,97 (BxH = 20x20). * De tab. 18c pág. 36 K mtv = 1,24 (para d/d = 20/64 = 0,31).* Tomamos duração T = 75 min (acabamento, com 1 ferramenta e serve-se 1 máquina)* 420 V c = 1,19 1 1,4 1 0,94 1 0,97 1,24 = 533 m/min.*** 0,2 0,15 0,2 75 0,3 0, n c = = 2651 r.p.m.* Pela máquina tomamos n m = 1280 r.p.m.* 3, , V r = = 257 m/min * Verificação da possibilidade de uso do torno 1224B para cilindrar parafuso. (15 p.). De tab. 22 pág. 38 C pz = 400; x pz = 1; y pz = 0,75; n pz = 0 (para liga de alumínio).* De tab. 10 pág. 31 K mp = 2,75 (para liga de alumínio σ r = 440 MPa).* K df = 1,8 (para material macio HB < 150 kgf/mm 2 ).* De tab. 23 pág. 39 K ϕp = 1,08 (ϕ =90 0 ); K γp = 1 (γ=25 0 ); K λp = 1 (λ =0 0 ); K rp = 0,93 (R b =1) ** 3, V = = 60 m/min ** 1000 P z = ,321 0, ,75 1,8 1, ,93 = 4241 N *** N c = = 4,24 kw.* N m η = 1,5 0,7 = 1,05 kw * Pois N c > N m η não é possível realizar a cilindragem do parafuso no torno 1224B com regimes dados.* Pois N c / N m η = 4,24 / 1,05 = 4,04, há de levantar a camada de 5 mm em 5 passos (t = 5 / 5 = 1 mm).** Em total 90 pontos; 1 p. = 20 / 90 0,222 valores

5 Teste 2 (de recuperação) Descrever o fenómeno de desgaste das ferramentas cortantes: tipos do desgaste, lugares e condições do desgaste, curvas de variação do desgaste com tempo, critérios de determinação do limite do desgaste, métodos de diminuição do desgaste. (26 p.) 2. Escolher a sequência de tratamento dum furo passante φ100h7, R a 1,25 para rolamento num apoio de GG200 (Figura a). Tipo de produção é série pequena. Indicar as dimensões intermediárias do furo depois de cada tratamento com indicação da classe de tolerância e desvios limites. (16 p.) 3. Apresentar o esquema de abertura duma ranhura circular no furo φ100h7 do apoio de GG200 apresentado em baixo na figura a. Escolher o equipamento necessário, material, dimensões e geometria de afiação do ferro cortante. (32 p.) 4. Escolher os regimes de corte (sem verificação) para alargamento do furo do diâmetro φ32, obtido por brocagem, até φ36h12 R z 40 no corpo prismático duma válvula de CuZn39 (Figura b), σ r = 400 MPa no torno Cadete com ferro cortante de P6M5, DxPxL = 25x125x250, α = 12 o, γ = 30 o, ϕ = 90 o, ϕ 1 = 10 o, R b = 0,5 mm, λ = 0 o. (21 p.)

6 Solução do Teste 2 (de Recuperação) Fenómeno do desgaste das ferramentas cortantes. (26 p.) Durante o processo de corte realiza-se o desgaste da ferramenta cortante. Destacam o desgaste por atrito (por deslizamento entre dorso principal e auxiliar e peça a trabalhar, e entre superfície de ataque e apara),* desgaste abrasivo (quando na zona de atrito aparecem partículas abrasivas);* desgaste térmico (por oxidação e destruição da crosta oxidada as altas temperaturas da zona de corte)* e por adesão (separação das partículas da ferramenta às altas temperaturas e pressões).* As ferramentas cortantes com pastilhas de liga dura desgastam-se principalmente pelo dorso.* As ferramentas cortantes de aço rápido desgastam-se de seguinte maneira: principalmente pelo dorso (no acabamento, às velocidades de corte grandes e profundidades pequenas);* principalmente pela superfície de ataque (no desbastamento, às velocidades médias e profundidades grandes)* e simultaneamente pelo dorso e superfície de ataque (no semiacabamento, às velocidades médias e profundidades elevadas).* No resultado do desgaste no dorso aparece uma fita brilhante da altura h * e na superfície de ataque uma ranhura da largura b e profundidade a na distancia f da aresta cortante principal.* Nas figuras a esquerda estão apresentadas os parâmetros do desgaste e as curvas de variação dos parâmetros de desgaste em função do tempo de trabalho.***** Como critérios do limite do desgaste podem ser utilizados: a altura crítica h da fita brilhante no dorso (1,5 2 mm para aço rápido e 0,8 1 mm para liga dura);* o aumento brusco da força de corte, das vibrações ou da temperatura da apara;* o aparecimento das fitas brilhantes na superfície trabalhada;* a perda da precisão das dimensões a obter;* o tempo de corte ou duração da ferramenta T.* Para diminuir o desgaste das ferramentas cortantes há de usar: as ferramentas cortantes dos materiais de maior resistência ao desgaste (cerâmica mineral, carbonetos e nitretos do B, Si, ligas duras, aços rápidos com maior teor de C, Co, V, W, etc.);* afiação correcta da ferramenta;* os regimes de corte apropriados (que garantem alta duração da ferramenta T e alta produtividade);* os líquidos lubrificantes refrigerantes (para aços rápidos);* o tratamento térmico e químico térmico, a cobertura do dorso e superfície de ataque da ferramenta de aço rápido que garantem a maior resistência ao desgaste (nitruração, cianuração, cromagem, boragem, carbonetos e nitretos do Ti, Ta, Si, etc.).** 2. Sequência de tratamento dum furo passante φ100h7, 80±0,05, R a 1,25 (16 p.) N p/o Método de tratamento GT R z Dimensão 1 Fundição em areia* * 95H15( 1,4 )** 2 Torneamento de semiacabamento* 11 40* 98,6H11( 0,22 )** 3 Rectificação de desbastamento* 9 10* 99,6H9( 0,087 )** 4 Rectificação de acabamento* 7 5* 100H7( 0,035 )** 3. Esquema de abertura duma ranhura circular (32 p.) Torneamento Torno paralelo Cadete * Dispositivo especial de aperto * * t, mm S v, mm/v V c, m/min N m, r.p.m. Abrir ranhura circular no furo φ100h7 até φ104 0,87 ; 6±0,15; 2 0,25 ; R0,5±0,25; R z 40 ****** t p, min

7 Ferro cortante para ranhurar interno, P6M5 ** Escantilhão * Parâmetros do ferro cortante O material da parte cortante tomamos P6M5 pois parte cortante é muito estreita e aço rápido tem alta resistência.* Da pag. 14 tomamos DxPxL = 25x50x200 * Da tab. 30 pág. 23 para trabalhar ferro fundido GG200 com ferramenta de aço rápido tomamos α = 10 o ; γ = 15 o ;* ϕ = 90 o ; λ = 0 o ; R b = 0,5 mm em conformidade com superfície trabalhada.** Da tab. 31 pág. 24 ϕ 1 = 1 o * 9 p. 80±0,05 5 p. 4. Regimes de corte do alargamento do furo φ36h12 (21 p.) Tomamos t = z = (36 32) / 2 = 2 mm.* Da tab. 13 pág. 33 S v = 0,4 mm/v.* De tab. 14 pág. 34 S v = 0,39 mm/v (por interpolação para R b =0,5 mm e R z 40)* Pela máquina tomamos S vm = 0,35 mm/v* Da tab. 17 pág. 35 C v = 182; x v = 0,12; y v = 0,3; m = 0,23; C cv = 0,9 (furo)** Da tab. 4 pág. 30 K mv = 1.* Da tab. 5 pág. 30 K esv = 1 (sem crosta).* Da tab. 6 pág. 30 K mfv = 1.* Tomamos T = 60 min, K Tf = K Tm = 1 (trabalha 1 ferramenta e serve-se 1 máquina).* Da tab. 18ª pág. 36 K ϕv = 0,7 (ϕ=90 ο ); K ϕ1v = 1 (ϕ 1 =10 ο ); K rv = 0,91 (R b = 0,5 mm)* Da tab. 18b pág. 36 K qv = 1 (axb = 25x25).* Da tab. 18c pág. 36 K mtv = 1 (S longitudinal )* n c V r V c = ,9 0,12 2 0, ,7 1 0,91 1 1= 51,3 m/min*** 0,23 0, ,3 = = 454 r.p.m.* Pela máquina n m = 360 r.p.m.* 3, , = = 40,7 movimento min* 1000 Em total 95 pontos; 1 p. = 20 / 95 = 0,211 valores

8 Teste Escolher a sequência de tratamento dum furo passante para rolamento φ200h7, L = 30 mm, R a 2,5 num corpo prismático de GGG400, HB200, determinar as dimensões intermediárias. 2. Escolher a ferramenta cortante e seus parâmetros para cortar (sangrar) varões φ150 de aço C40, σ r = 650 MPa. Apresentar o esboço e geometria da ferramenta. 3. Escolher a profundidade de corte t e avanço S v para abrir ranhura φ96, largura b = 6 mm no cilindro φ100 do veio de aço 40CrNiMo4 com ferro para ranhurar de P18 num torno 16K Calcular a velocidade de corte V c e escolher a frequência de rotação da árvore principal pela máquina n m para alargar um furo de φ20 até φ30, comprimento l = 20 mm com broca de P6M5 num corpo de GG200, HB = 200 kgf/mm 2 numa furadora 2H135T com avanço S vm = 1,12 mm/v. 5. Verificar se for possível ou não trabalhar um plano de comprimento L = 300 mm, largura B = 200 mm, na altura H = 150 mm, dum corpo de GTB370-10, HB = 180 kgf/mm 2, numa fresadora Milko-35r com fresa frontal φ250, z = 24, de BK6 com profundidade de corte t = 1 mm, avanço S mm = 190 mm/min, frequência de rotação da árvore principal n m = 92 rpm. 6. Calcular o tempo principal de fresagem do plano nas condições indicadas no problema anterior Exame Normal Pretende-se produzir discos φ100h9 de chapa 2400x1200x2,5 mm de aço C60, τ c = 600 MPa por estampagem: a) determinar a quantidade máxima de discos que se pode produzir duma chapa; b) calcular o diâmetro do punção e suas tolerâncias. 2. Para fabricar a peça mostrada na figura abaixo por forjadura à martelo, apresente: a) o desenho da peça forjada com todas as dimensões e tolerâncias; b) as dimensões da peça bruta; c) os passos da forjadura. Considerar que a peça bruta é aquecida duas vezes. 3. Escolher o tipo do dispositivo de aperto duma torneira de CuZn37 numa furadora, ferramenta cortante, seus parâmetros e porta-ferramenta para alargar um furo cego de φ29,6 até φ30h9, L = 5 mm, R a 2,5 μm na produção em série média. Apresentar o

9 esquema de tratamento com indicação de todos os dados necessários e parâmetros principais da ferramenta. 4. Escolher regimes de corte (t, S vm, V r e n m ) para desbastar face da engrenagem com D e = 200 mm, D furo = 60 mm, de GG200, HB 180, feita por fundição em areia, obtendo dimensão H = 40h14 e R z 80 μm. O ferro cortante é de BK8, com cabo BxH = 25x40, ϕ = 45 o, ϕ 1 = 30 o, R b = 1 mm. O tratamento realizar num torno 16K20. Não fazer a verificação dos regimes pela potência e resistência. 5. Verificar a possibilidade de uso duma fresadora Milko-35r para abrir por um passo dum escatel rectangular BxH = 20x7,5 num cilindro φ70 do veio de 40CrNiMo4, σ r = 650 MPa, com fresa para chavetas prismáticas de P6M5K5, com S mm = 44 mm/min, n m = 653 rpm. Eng. o Taimo Job Exame de Recorrência Para produzir a peça de aço C40 apresentada na figura 1 por estampagem de chapa, calcular as dimensões dos punções e das matrizes. 2. Para o veio de aço C50 apresentado na figura 2, calcular os diâmetros e comprimentos do veio forjado á martelo e apresentar o desenho do mesmo com todas as tolerâncias. 3. Escolher os regimes de torneamento dum cilindro externo φ12h12, R a 40 num torno paralelo 1224B do fuso apresentado na figura 3, sem verificação de possibilidade de realização deste tratamento. A peça bruta é o varão laminado a quente φ14 mm de aço 40Cr4, σ r = 650 MPa. O ferro cortante tem seguintes parâmetros: material da parte cortante T5K10; ϕ = 90 o ; ϕ 1 = 90 ο ; R b = 1 mm; α = 12 ο ; β = 15 ο ; BxH = 20x Escolher o equipamento, necessário para abrir rosca M12 do fuso apresentado na figura 3, com ferro cortante. Escolher os parâmetros do ferro cortante e apresentar sua geometria. Apresentar o esquema de tratamento da rosca com indicação de todos os dados necessários para realizar este tratamento. 5. Verificar a possibilidade de realizar por um passo a fresagem simultânea de dois lados da cabeça do fuso apresentado na figura 3 com duas fresas inteiras de disco numa fresadora universal Milko-35r com S mm = 145 mm/min; n m = 240 rpm. Os parâmetros da fresa são:

10 D = 63 mm; d = 22 mm; B = 16 mm; z = 12; material P6M5. Calcular o tempo principal deste tratamento com regimes indicados. Figura 1. Figura 2. Figura 3. Eng. o Taimo Job Exame Especial Para produzir a peça apresentada a direita por estampagem a frio de chapa de aço CT3, σ r = MPa, e = 2,5 mm, determinar: a) a força de corte; b) a folga entre a matriz e o punção. 2. Para produzir o veio apresentado a baixo por forjadura á martelo, apresentar: a) o desenho da peça forjada; b) as dimensões da peça inicial. O material do veio aço 45, σ r = 600 MPa. A peça inicial é aquecida uma única vez e é cortada numa só extremidade. 3. Para a produção unitária da bucha apresentada a baixo de varão laminado φ26, escolher a sequência de tratamento do cilindro φ20m7 com indicação da precisão, rugosidade e dimensões a obter depois de cada tratamento. Apresentar os resultados em forma da tabela sem explicações. Apresentar o esquema de tratamento completo da primeira usinagem desta superfície com indicação de todos os dados necessários para tratamento.

11 4. Escolher a ferramenta cortante, seus parâmetros e os regimes de abertura (t, S vm, V r, n m e t p ) do furo φ9,5 da bucha apresentada a baixo no torno Cadete sem verificação pela potência. O material da bucha é aço 80U, σ r = 900 MPa. 5. Para o torneamento (desbastamento e semiacabamento) de todas as superfícies da bucha apresentada a baixo num torno Cadete, escolher o dispositivo de aperto da peça na máquina, tipos, parâmetros distintivos e material das ferramentas cortantes, os dispositivos de aperto das ferramentas e medidores necessários para produção em série pequena. Eng. o Taimo Job Correcção do Exame Especial a) Força de corte F c = P e τ c K d τ c = 0,8 σ r * K d = 1,2 1,4 * P = (34 10) = 196 mm * F c = 196 2, ,8 1,3 = N * b) Folga f entre matriz e punção toma-se do diagrama f = f(e, τ c ) = 0, 086 mm * 2. a) Elaboração do desenho da peça forjada. Designamos escalões segundo figura a baixo. * Pelas tabelas GOST determinam-se as sobrespessuras de maquinagem das dimensões diametrais a i e longitudinais b i, os desvios admissíveis e as sobrespessuras adicionais S i D 0 a 0 = f(d 0, L veio total) = 13 ±4 mm *

12 D 1 a 1 = f(d 1, L veio total) = 10 ±3 mm * S 1 = f(l 1 /l 0, tabela) = 6 mm * D 2 a 2 = f(d 2, L veio total) = 12 ±3 mm * S 2 = f(l 2 /l 0, tabela) = 4 mm * A seguir calculam-se as dimensões: b i = f(d 0, L veio total) = 40 ±12 mm * D 0 = D 0 + a 0 = = 213 ±4 mm * D 1 = D 1 + a 1 + S 1 = = 106 ±3 mm * D 2 = D 2 + a 2 + S 2 = = 166 ±3 mm * L veio total = = 840 ±12 mm * Com os dados acima determinados construi-se o desenho preliminar da peça forjada. ** A seguir verifica-se a forjabilidade do veio segundo tabelas. 1. a) l 1 = 80 mm quando D 2 = 166 mm l 1 tab = 55 mm,* a condição l 1 > l 1 tab (80 > 55) verifica-se, por isso pode-se forjar a escalão 1 de maneira independente.* b) l 1 = 80 mm, l 1 tab = 90 mm,* a condição l 1 > l 1 tab (80 > 90) não se verifica, por isso é necessário corrigir l 1 para um valor tabelado l 1 = 90 mm * 2. a) l 2 = 120 mm, quando D 0 =213 mm l 2 tab = 60 mm,* a condição l 1 > l 1 tab (120 > 60) verifica-se * b) l 2 = 120 mm, l 2 tab = 90 mm,* a condição l 1 > l 1 tab (120 > 90) verifica-se, por isso pode-se forjar a escalão 2 * Em função dos resultados das análises faz-se a correcção do desenho da peça forjada.

13 0±6 8 0±12 b) Cálculo das dimensões da peça inicial. Do desenho da peça forjada calcula-se seu volume ** V pf = V 1 + V 2 + V 3 V 1 = 3, / 4 = mm 3 * V 2 = 3, / 4 = mm 3 * V 3 = 3, ( ) / 4 = mm 3 * V pf = = mm 3 * O volume da peça inicial será V pi = V pf + V corte + V aq V corte = 0,23 D 3 1 = 0, = mm 3 * V aq = 0,02 V pi para um aquecimento.* V pi = (V pf + V corte ) / 0,98 = mm 3 * Para este tipo de peça tem-se a relação: A pi / A pf = 1,3 1,5. Escolhendo 1,4 * temos: A pi = 1,4 A pf A pf = π D 2 3 / 4 = mm 2 * Assim A pi = 1, = mm 2 * Escolhendo peça inicial de secção transversal quadrada encontramos sua largura: l pi = A = = 223 mm * pi Assim podemos calcular o comprimento da peça inicial: L pi = V pi / A pi L pi = / = 542 mm * 3. Sequência de tratamento do cilindro externo φ20m7, R a 1,25 N o Método de tratamento IT R z Diâm. nominal 1 Torneamento de desbastamento * * φ22h12 * 2 Torneamento de semiacabamento * * φ21h10 * 3 Rectificação de acabamento * 8 10 * φ20,4h8 * 4 Rectificação de acabamento * 7 5 φ20m7 *

14 Esquema de torneamento de desbastamento do cilindro externo φ20m7**** 4. Ferramenta e regimes de brocagem do furo φ9,5 Para brocagem do furo φ9,5 escolha-se broca helicoidal curta φ9,5 mm, l = 40 mm com cabo cilíndrico (tab. 41, p. 17),* de P18,* de afiação simples, sem dique afiado, pois φ<15 mm;* de tab. 44, p. 25 2ϕ = 120 o, ψ = 50 o, α = 10 o, ω = 28 o.* De tab. 25, p. 40 para HB = σ r / 3,4 = 900 / 3,4 = 265 kg/mm 2 * S vt = 0,14 0,17 mm/v * Pelas notas da tab. 25, p. 40 K ls = 1 pois L f = 23 < 3 D f = 28,5;* K tps = 0,5 pois a seguir pretende-se mandrilar o furo;* K rss = 0,75 pois a rigidez do sistema tecnológico é média l br /D br = 40/9,5 = 4,2.* Dai S vc = 0,17 0,5 0,75 = 0,064 mm/v.* Pela máquina da p. 10 S vm = 0,063 mm/v * Pela tab. 28, p. 41 C v = 7; q v = 0,4; y v = 0,7; m = 0,2;* pelas notas K av = 0,75; x v = 0.* De tab. 2, p. 29 C m = 0,8; n v = 0,9 * dai K mv = 0,8 (750/900) 0,9 = 0,68.* De tab. 5, p. 30 K esv = 1 - tratamento sem crosta.* De tab. 6, p. 30 para P18 K mfv = 1.* De tab. 31, p. 42 para L f /D f = 23/9,5 = 2,4 K lv = 1.* De tab. 30, p.42 T = 25 min * Pela fórmula da p.6 Pela fórmula da p.7 0,4 7 9,5 Vc = 0, , 75 = 32 m/min ** 0,2 0 0, ,75 0, n c = = 1069 r.p.m.* Pela máquina da p. 10 n m = 1000 r.p.m. * 3,14 9,5 3,14 9, Pela fórmula da p. 7 V r = = 29,8 m/min. * 1000 Pela fórmula da p Equipamento para tornear bucha t p ,75 ctg = = 0,41 min.** 0, Para torneamento de desbastamento e semiacabamento da bucha no torno Cadete é necessário seguinte equipamento: bucha de 3 grampos do torno para o aperto da peça na máquina;* ferro cortante para cilindrar de encoste,* T15K6;* ferro cortante para facejar e chanfrar, ϕ = 45 o,* T15K6;* ferro cortante para sangrar,* P18;* broca helicoidal curta, φ9,5 com cabo cilíndrico,* P18;* alargador, φ9,8,* P18;* lima murça chata média,* 120U;* porta-ferramenta do torno;* bucha para brocas;* paquímetro 0,02 x 120;* escantilhões para raios externos e internos;* escantilhão para chanfros 45 o.* Com * designa-se um passo certo, um ponto positivo. Número total de passos certos deste exame é 95 que equivale a 20 valores da nota. 1 p. vale 20/95 0,211 valores.

15 Exame Normal Para produzir peças iguais a da figura 1 em chapa de aço inoxidável de 2 mm de espessura, determinar: a) as dimensões da peça inicial; b) os passos para obter as peças (desde a primeira até a última máquinas). (5 p.) 2. Para produzir peças iguais a da figura 2 por forjadura à martelo apresentar: a) o desenho da peça forjada; b) as dimensões da peça inicial, considerando este de secção transversal quadrada; c) as etapas de forjamento da peça com indicação de todas as dimensões. O material é aço ao carbono. A peça inicial é aquecida 2 vezes e cortada de 2 lados. (34 p.) 3. Escolher a sequência de tratamento das faces do anel apresentado na figura 3, necessários para garantir a qualidade desejada na produção em série grande. Indicar as dimensões intermediárias que há de receber depois de cada tratamento. (15 p.) 4. Apresentar o esquema de rectificação de desbastamento da ranhura interna do anel apresentado na figura 3. Escolher o equipamento necessário para este tratamento e seus parâmetros principais. Indicar todos os parâmetros necessários e parte textual. (24 p.) 5. Verificar a possibilidade de torneamento de desbastamento do cilindro externo do anel apresentado na figura 3 de φ85 até φ81, R z 60 μm no torno Cadete. Se for necessário corrigir os regimes de corte. Condições: - ferro cortante para cilindrar externo de T5K10; ϕ = 75 o ; ϕ 1 = 45 o ; α = 12 o ; γ = 15 o ; λ = 0 o ; R b = 0,5 mm; BxHxL = 16x20x120; - regimes de corte: t = 2 mm; S vm = 0,5 mm/v; n m = 200 r.p.m.; - Material a trabalhar aço 100Cr6, σ r = 950 MPa. (18 p.) Eng. o Tomas Massingue Job Taimo

16 Solução do Exame Normal a) D = 1,13 A est ; A est = πd 2 1 /4 + π d 1 h 1 + π (d 2 2 d 2 1 )/4 + π d 2 h 2 2 D = 1,13 π /2 d + ( d h + d ) ; h2 d 1 = 200 mm; h 1 = 50 mm; d 2 = 300 mm; h 2 = 100 mm; D = ( ) = 500 mm; 1,5 * b) Passos para obtenção da peça 1) Cortar chapa em tiras na guilhotina; L t = D + 2 m 1 ; m = 1 e = 2 mm; m 1 = 1,2 e = 2,4 mm; L t = = 504 mm; 1,5 * 2) Cortar as peças iniciais na prensa segundo as dimensões calculadas;* 3) Embutir as peças na prensa * 2. Cálculo de sobrespessuras e tolerâncias de forjadura de tabelas D 0 a 0 = ; D 1 a 1 = ; * D 2 a 2 = ; D 3 a 3 = 13±4;* D 4 a 4 = (apêndice 3); b = 45±15;* D 1 S 1 = 6 mm; D 2 S 2 = 4 mm;* D 3 S 3 = 3 mm; D 4 S 4 = 6 mm * (apendice 4) D 0 = D 0 + a 0 = = mm; D 1 = D 1 + a 1 + S 1 = = mm;* D 2 = D 2 + a 2 + S 2 = = mm; D 3 = D 3 +a 3 + S 3 = = 176±4 mm;* D 4 = D 4 + a 4 + S 4 = = mm; 0,5 * Elaboração do desenho da peça forjada 1,5 * Estudo da forjabilidade da peça Do apêndice 5 a) L i > L i tab tab e b) L i L i a) L 1 = 40 mm; L 1 tab = 45 mm L 1 < 45 mm, não pode ser forjado de forma independente mas sim com sua secção adjacente (do 82 mm), assim L 1-2 = L 1 + L 2 = = 122 mm L 1-2 (122 mm) > L 1-2 tab (75 mm), assim pode ser forjado. 1,5 *

17 b) L 1-2 (122 mm) > L 1-2 tab (115 mm), assim pode ser forjado.* a) L 3 (124 mm) > L 3 tab (60 mm) pode ser forjado.* b) L 3 (124 mm) > L 3 tab (90 mm) pode ser forjado.* a) L 4 (87 mm) > L 4 tab (55 mm) pode ser forjado.* b) L 4 (87 mm) > L 4 tab (90 mm) pode ser forjado desde que tenha 90 mm. Aumentamos L 4 = 90 mm. 1,5 * Correcção do desenho da peça forjada 2,5 * Dimensionamento da peça inicial + V V pi = V pf + V p.aq p.corte ; 4 92 ±15(877) V pf = V i = π 13,6 2 12,2/4 + π 21,5 2 58,9/4 + π 17,6 2 12,4/4 + π 11,8 2 9/4 = 27156,9 cm 3 0,5 * i= 1 V p.aq = (2%+1,5%) V pi = 3,5% V pi ; * V p.corte = 0,23 D ,23 D 3 4 = 0,23 (13, ,8 3 ) = 956,5 cm 3 * V pi = (27 156, ,5) 100/(100-3,5) = cm 3 * A pi /A pf = 1,4 A pi = 1,4 A pf ; A pf = π D 2 2 /4 = π 21,5 2 /4 = 508,3 cm 2 * Se a peça inicial é de secção transversal quadrada, a pi = A = 508, 3 = 22,5 cm = 225 mm * pi Comprimento da peça inicial L pi = V pi /A pi = 29133/22,5 2 = 57,5 cm = 575 mm * c) Passos de forjamento da peça: 1) Cortar a peça inicial de acordo com as dimensões calculadas. * 2) Reduzir a peça inicial a=225 mm para φ intermédio = = 220 mm. *

18 3) Ranhurar para marcar a secção 2 da peça e consequentemente as secções 1 e 3-4 * L i = V i /A pint ; A pint = π d 2 int /4 = π 22 2 /4 = 380 cm 2 L 1 = V 1 /380 = π/4 13,6 2 12,2/380 = 4,66 cm = 46,6 mm * L 2 = V 2 /380 = π/4 21,5 2 58,9/380 = 56,27 cm = 562,3 mm * L 3-4 = (V 3 +V 4 )/380 = π/4 (17,6 2 12,4 + 11,8 2 9)/380 = 10,53 cm = 105,3 mm * 4) Reduzir a extremidade direita do veio de φ220 mm para 176±4 mm e marcar por ranhura a secção 4.* 5) Reduzir a secção 4 de φ176 mm para φ118 mm, L=90 mm e cortar a extremidade.* 6) Reduzir a extremidade esquerda (secção 1) de φ220 mm para mm e cortar.*

19 122±7,5 92 ±15 7) Reduzir a secção 2 de φ220 mm para φ mm e fazer acabamento da peça.*?176±4 122±7,5 124±7,5 90±7,5 92 ±15 3. Sequência de tratamento das faces, 18h14, 0,03, R a 2,5 (15 p.) N Método de tratamento GT dim GT batim R z Dimensão 1 Estampagem a quente* * 20,6h14( -0,52 )* 2 Torneamento semiacabamento esq.* * 19,6h14( -0,52 )* 3 Torneamento semiacabamento dir.* * 18,6h14( -0,52 )* 4 Rectificação desbastamento esq.* * 18,3h14( -0,52 )* 5 Rectificação desbastamento dir.* * 18h14( -0,43 )* 4. Rectificação de desbastamento da ranhura (20 p.) 8 p. 9±0,1 Rectificação Rectificadora cilíndrica interna * Bucha de pinça * Rectificar a ranhura interna do anel até φ70,8 0,074 ; R6±0,015; 9±0,18; R a 2,5 *** Rebolo abrasivo especial, * EB 60 M K 6,** DxdxB = 50x25x12 * Escantilhão R6, l=9;* Micrómetro interno 50 75, 0,01 * * t, mm S v, mm/v V r, m/min N m, r.p.m. T p, min 5. Verificação da possibilidade de torneamento (16 p.) De tab. 22 pág. 37 C Pz =3000; x Pz =1; y Pz =0,75; n Pz =-0,15* De tab. 9 pág. 31 K mp = (σ r / 750) n = (950/750) 0,75 = 1,2** Da pag. 31 K df = 1,6 *

20 De tab. 23 pág. 39 K ϕp = 0,915 * (ϕ = 75 o ); K γp = 0,95 * (γ = 15 o ); K λp = 1; * K rp = 1 * (L.D.) 1 0,75 0,15 P = ,5 53,4 1,194 1,6 0,915 0, = 3262 N ** z 3, ,4 V r = = 53,4 m/min* N c = = 2,9 kw* N m η = 2,9 0,7 = 2,03 kw * N c > N m η É impossível realizar o corte com estes regimes. Para realizar o tratamento no torno Cadete há de diminuir N c a > 2,9/2,03 = 1,43 vezes.* Isso pode-se garantir, diminuindo V r ou P z a 1,43 vezes. Pode-se tomar n m 200 / 1,43 = 140 r.p.m. Tomamos n m = 125 r.p.m.* Em total 90 pontos. O valor de 1 p. = 20 / 90 = 0,222 Exame de Recorrência Para produzir peças iguais à da figura 1 em chapa de aço CT 35 de 2500x1000x2 mm apresentar: a) A melhor disposição das peças na chapa para melhor aproveitamento da chapa; b) O número máximo possível de peças por chapa com o mínimo de desperdício do material. 2. Na figura 2 está apresentado o esboço da peça bruta duma roda dentada bicónica de aço 50X fabricada por estampagem a martelo. a) Determinar as dimensões da peça inicial, considerando que esta é aquecida num forno eléctrico e que o volume da peça estampada é de 1200 cm 3 ; b) Apresentar o processo tecnológico de obtenção da peça estampada. 3) Apresentar o esquema da fresagem de semiacabamento das faces de trabalho duma chaveta prismática da figura 3. Determinar e indicar a dimensão que há de obter, desvios limites e rugosidade, tomando em conta que há de deixar a sobrespessura para fresagem de acabamento de dois lados da chaveta para receber a dimensão final 10h9. Escolher o equipamento necessário e seus parâmetros para produção em série grande. Apresentar a parte textual da fase e o esboço da fresa com indicação dos seus parâmetros principais e da geometria de afiação. (25 p.) 4) Escolher e verificar pela potência os regimes de corte para abrir furo φ5,2 numa chaveta da figura 3 com broca helicoidal curta de P6M5 numa furadora FFI. Se for necessário corrigir regimes. Determinar o tempo principal de corte, os coeficientes de uso da máquina e da ferramenta. (21 p.)

21 Eng. o Taimo Job Tomas Massingue Solução do Exame de Recorrência a) A melhor disposição das peças na chapa com vista ao melhor aproveitamento da chapa é aquela em que elas são cortadas numa estampa progressiva. ** b) Há duas hipóteses a considerar na disposição da peça na tira e duas na disposição da tira na chapa. 1 os casos: L t = 50 (25) mm;* Q tc = L c /L t = 1000/50 (25) = 20 (40) tiras/chapa** P = 25 (50) mm;* Q pt = C t /P = 2500/25 (50) = 100 (50) peças/tira** Q pc = = 2000 ou = 2000 peça/chapa*

22 2 os casos: L t = 50 (25) mm;* Q tc = C c /L t = 2500/50 (25) = 50 (100) tiras/chapa** P = 25 (50) mm;* Q pt = L c /P = 1000/25 (50) = 40 (20) peças/tira** Q pc = == 2000 ou = 2000 peças/chapa* Como se vê tanto uma como outra disposição dá o mesmo número de pecas/chapa, sem desperdício do material. 2. a) V pi = V pe + V aq + V r ; V pe = 1200 cm 3 ; V aq = (0,5 1%)V pe = 0, = 9 cm 3 ;* V r = P p K A r ; P p = π d = 3, = 628 mm;* K = 0,5;* A r = h r = 0,15 F p ; F p = π d 2 /4; h r = 2,66 mm 3 mm.* Da tabela h r = 3 mm A r = 201 mm 2 ** V r = 628 0,5 201 = 631 mm 2 * V pi = ,1 = 1272,1 cm 3 * Determinação das dimensões da peça. Condição de encalcamento (deformação) 4V h pi /d pi (2 2,5), escolha-se 2 d pi = 1,08 3 pi 41272,1 ; dpi = 1, = 9,3 cm = 93 mm* h pi =V pi /πd 2 /4 = 1272,1/π 9,3 2 /4 = 18,7 cm = 187 mm* b) Processo tecnológico de estampagem da peça: 1) Cortar a peça inicial segundo as dimensões φ 93 mm, L=187 mm * 2) Aquecer a peça inicial * 3) Encalcar a peça inicial na estampa de escalcar ** 4) Estampar a peça na estampa final ** 5) Cortar as rebarbas na prensa * 3. Esquema de fresagem da face (25 p.) ***** Escolhemos para semiacabamento h11 e R z =20.* Deixamos sobrespessura para acabamento 0,3 mm de cada lado:... Fresagem H = ,3 = 10,6 mm* Fresadora universal Milko-35r * Torninho pneumático *... Fresar segunda face de trabalho até 10,6-0,11, R z 20 ** Fresa frontal com cabo, T5K10 * Bucha adaptadora * Calibre fêmea 10,6h11 * * t, mm S v, mm/v V r, m/min N m, r.p.m. T p, min Parâmetros da fresa frontal: D = 50 mm, z = 5 (pag. 22) de T5K10, dentes agudos.* Para fresagem simétrica com topo a max = S z * De tab. 35 pág. 43 S z = 0,12 mm/dente *

23 De tab. 81 pág. 28 α = 14 o, α 1 = 9 o, γ ch = 5 o, γ = 15 o, **** λ = 0 o, ϕ = 45 o, ϕ 1 = 5 o **. De tab. 83 pág. 28 w = 10 o * 4. Regimes de brocagem do furo φ5,2 (21 p.) t = 5,2 / 2 = 2,6 mm * De tab. 25 pág. 40 S v = 0,13 0,75 0,1 mm/v Toma-se pela máquina S vm = 0,1 mm/v * De tab. 28 pág. 41 C v = 7; q v = 0,4; y v = 0,7; m = 0,2. * Pois φ5,2 - afiação é simples sem dique afiado. Da nota para este caso K av = 0,75; x v = 0 * De tab. 2 pág. 29 K mv = 1 (750 / 520) -0,9 = 0,72.* Da tab. 5 pág. 30 K esv = 1 (sem crosta) De tab. 6 pág. 30 K mfv = 1 (P6M5).* De tab. 31 pág. 42 K lv = 1 ( l < 3D) 0,4 7 5,2 De tab. 30 pág. 15 T = 15 min.* Então : V c = 0, , 75 = 21,3 m/min** 0,2 0 0,7 15 2,6 0,1 ch ,3 3,14 5, n c = = 1303 r.p.m. n m = 1300 r.p.m.* V r = = 21,2 m/min* 3,14 5, De tab. 32 pág. 42 C m = 0,345; q m = 0,2; x m = 0; y m = 0,8; da nota K ap = 1,33 * De tab. 9 pág. 31 K mp = (520 / 750) 0,75 = 0,76.* De página 31 K df = 1,7 * Então M t = 0,345 5,2 0,2 2,6 0 0,1 0,8 0,76 1,33 1,7 = 2,54 N m** N c = 2, / 9550 = 0,35 kw* N m η = 1,4 0,7 = 0,98 kw > N c - regimes servem* C um = 0,35 / 0,98 0,35 máquina serve razoavelmente, não há máquina de menor potência* C uf = 21,2 / 21,3 1 ferramenta serve muito bem* o ,6 ctg30 t = = 0,11 min** 0, Em total 87 p 1 p. = 20 / 87 0,23