INSTITUTO FEDERAL DE SÃO PAULO CAMPUS SÃO JOSÉ DOS CAMPOS

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1 INSTITUTO FEDERAL DE SÃO PAULO CAMPUS SÃO JOSÉ DOS CAMPOS DISCIPLINA PROJETO INTEGRADOR DO 4º MÓDULO DO CURSO TÉCNICO EM MECÂNICA Flavio Luís Gabriel Jorge Renan Santos São José dos Campos,

2 Projeto Estampo de Arruela Quadrada Trabalho apresentado à disciplina do Projeto integrador do 4º módulo do curso Técnico em Mecânica, ministrada pelo Profº. Neimar, para a obtenção da nota final. RESUMO Neste projeto falaremos sobre um processo muito conhecido em nosso meio da mecânica, mostraremos de forma prática e teórica o funcionamento de um estampo. Especificamente falando, o estampo para a produção de arruelas quadradas. Palavras-chave: estampo de arruela quadrada, estampagem e ferramentas de corte e furo. 2

3 1 INTRODUÇÃO 5 2 OBJETIVO OBJETIVO ESPECÍFICO 6 3 JUSTIFICATIVA 6 4 REFERÊNCIA TEÓRICA ESTAMPAGEM USINAGEM SERRAMENTO TORNEAMENTO RUGOSIDADE FRESAGEM LIMAGEM 10 5 MATERIAIS E METODOS METODOLOGIA 10 6 RESULTADOS E DISCUSSÕES 22 7 CONCLUSÃO 22 8 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA 22 LISTA DE FIGURAS FIGURA 5.1: SERRA FITA 12 FIGURA 5.2: TORNO CONVENCIONAL 13 FIGURA 5.3: FRESADORA 14 FIGURA 5.4: FURADEIRA DE BANCADA 15 FIGURA 5.5: BROCAS, REBAIXADORES E MACHOS 16 FIGURA 5.6: LIMA 17 3

4 FIGURA 5.7: FRESA DE TOPO 17 FIGURA 5.8: RETIFICADORA 18 FIGURA 5.9: COMPONENTES DO ESTAMPO 19 4

5 1. INTRODUÇÃO Como quase todos os avanços da humanidade o estampo de corte surgiu para suprir a necessidade de mão-de-obra excessiva e aumentar o rendimento de produção. Estampagem é um processo de corte a frio sem a produção de cavacos. Exige uma grande precisão em relação as medidas de seus punções e matrizes. Seus encaixes bem regulados são fundamentais para sua qualidade funcional. O trabalho apresentado é focado na didática em seu entendimento como um todo. Parte desde a fabricação até a funcionalidade final do estampo. 2. OBJETIVO GERAL Mostrar de forma teórica e pratica o funcionamento de um estampo de corte, especificamente o estampo para se produzir arruelas quadradas. O intuito principal é manter os alunos informados sobre uma das áreas estudadas pela mecânica, informando-os desde os conceitos simples até os mais avançados. Partindo do principio didático, o projeto visa ensinar aos alunos como fabricar, utilizar e aprender as teorias do estampo de corte. Com a finalização do projeto, temos como meta mantê-lo no campus como forma de participação na aplicação de variedades ferramentais para os alunos, pois muitos não têm a oportunidade de ter um conhecimento pratico sobre o funcionamento do estampo de corte. 5

6 2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Produzir um estampo de uma arruela quadrada com as ferramentas disponíveis no campus. Dar ao produto final um bom acabamento, tanto em suas faces, quanto no corte interno e externo. Dimensionamento com folgas nas tolerâncias ideais (isso reage diretamente com o acabamento). Alinhamento correto das placas, punções, matrizes, pinos-guia e parafusos. São fundamentais para uma boa funcionalidade de montagem, desmontagem e, principalmente no momento do corte pelos punções sobre a chapa. 3.JUSTIFICATIVA Observamos que na oficina do IFSP de São José dos Campos(Petrobras), não temos nada relacionado a estampagem, muitos alunos já estudaram sobre o assunto mas não tem o conhecimento pratico sobre o funcionamento do estampo. Com a prática e teoria juntas à didática melhora acentuadamente, levando em conta de que quando se vê acontecer, a teoria faz muito mais sentido. Com a finalização do projeto, temos como meta mantê-lo no campus como forma de participação na aplicação de variedades ferramentais para os alunos. 6

7 4.REFERÊNCIA TEÓRICA 4.1 Estampagem De acordo com o professor Fernando Penteado (s/d, p. 52), ''Estampagem entende-se o processo de fabricação de peças, através de corte ou deformação de chapas, em operação de prensagem a frio. emprega-se a estampagem de chapas para fabricar-se peças com paredes finas feitas de chapa ou fitas de diversos metais e ligas. As operações de estampagem podem ser resumidas em três básicas: corte, dobramento e repuxo.'' Agregando o texto acima, estampagem geralmente é utilizada nas empresas com produção de um tipo específico para cada peça, como, por exemplo, empresas automotivas as quais usam o estampo para fabricar as portas dos carros. Sua escolha para tal são as vantagens do baixo custo gasto pelo maquinário, velocidade e comportamento disciplinado a todo momento( desde que as devidas manutenções sejam realizadas). 4.2 USINAGEM A usinagem é o processo de retirada de material sobre uma determinada peça. Tem por objetivo promover o formato desejado do produto a ser usinado. Como é um processo muito amplo, existem diversos tipos de usinagem: Serramento, Torneamento,Fresagem,Furação,Roscamentos,Alargamento,Retificadora, entre outros. Para que a usinagem aconteça como o esperado é necessário seguir alguns parâmetros de corte, são eles: 7

8 Frequência de rotação (n) [rpm]: É o numero de ciclos gerados pela peça ou ferramenta (dependendo do tipo de usinagem) num determinado tempo. Nesse caso específico, Rotações por Minuto são definidas pelo numero de rotações que se da por minuto. Formula: n=vc 1000π Drpm Velocidade de corte (vc) [m/min]: É a velocidade do gume em relação á peça, sobre o movimento de corte. Formula: Vc=π D n1000m/min Velocidade de avanço (f) [mm/rpm]: É a velocidade de avanço, seja da ferramenta ou mesa, sobre responsável pelo cisalhamento em relação a ser unsinado. Formula: f=vfnmm/rpm Profundidade de corte (ap) [mm]: É a profundidade de penetração, para um controle sobre o esforço de corte da ferramenta em relação a peça. O valor de ap é específico para cada ferramenta. 8

9 4.3 SERRAMENTO É uma das primeiras etapas a serem usadas na construção de um protótipo. Consiste em dimensionar os materiais brutos nas medidas próximas das reais,porém com sobremetais para que seja possível um melhor controle das medidas finais. Torna-se um ótimo meio para quem deseja retirar grandes comprimentos brutos, seja em peças cilíndricas ou cúbicas. Isso acarreta num menor tempo de usinagem do processo, economia de mão-de-obra e ferramenta. 4.4 TORNEAMENTO Usinagem para formar peças cilíndricas. Os materiais brutos a serem usinados não precisam ser necessariamente circulares, podemos usar determinada placa que permita a fixação de peças cúbicas. Dentre os tipos de placa, têm-se as mais comuns: Placa Três Castanhas (para peças cilíndricas, apenas), Placa Quatro Castanhas (para peças cilíndricas e cubicas). Normalmente usada para peças quadradas. 4.5 RUGOSIDADE É o parâmetro que mede a regularidade da superfície. Tem, por objetivo, verificar se as superfícies usinadas estão dentro de suas tolerâncias. 4.6 FRESAGEM É um tipo de usinagem direcionada, na maioria das vezes, para desbastes de peças cubicas. Porém é também possível aproveitar sua funcionalidade para a usinagem de peças cilíndricas. Usa-se meios próprios para fixação das mesmas. 9

10 4.7 LIMAGEM É o processo de retirada de pequenos sobremetais, geralmente utilizado para retirar rebarbas, realizar pequenos chanfros ou raios e rasgos internos de formados agudos e/ou obtusos. 5. MATERIAIS E MÉTODOS Ferramentas de Corte As ferramentas de corte tem como matéria-prima o metal. O primeiro metal surgiu na antiguidade quando os primeiros homens utilizaram o minério de ferro para suprir uma necessidade, que era aquecer sua caverna através da fogueira. Para se fazer as fogueiras fazia-se uma combinação de minério de ferro, madeira carbonizada e o calor gerado. Essa combinação fazia com que o minério de ferro ficasse duro. Ao longo dos séculos eles foram adicionando elementos e observaram que o minério de ferro ganhava uma resistência maior, fomos evoluindo e hoje em dia temos ferramentas de alto desempenho e performance. Estampagem É o processo que através da deformação ou corte de chapas planas de prensagem a frio sem produção de cavacos obtém-se peças com variados modelos. a peça a ser produzida será equivalente ao formato do extrator e dos punçoes. Pode ser considerado como uma deformação plástica do metal. pode-se obter peças de diferentes materiais como o aço carbono, inoxidáveis, alumínio, entre outros de ligas não ferrosas. 6. METODOLOGIA A fabricação e a montagem do estampo serão realizadas na oficina de mecânica do Instituto Federal de São Paulo Campus São José dos Campos 10

11 (Petrobras),através de máquinas convencionais. (Fresa, Torno e Furadeira de Bancada para atividade de ajustagens). Em primeiro lugar fizemos uma seleção do material que será utilizado no estampo, no caso providenciamos placas de material aço1010/1020, e tarugos de aço1070/1080, escolhemos esse tipo de material devido a sua resistência, pois serão as partes que sofrerão o choque. Nós conseguimos os materiais através do Senai, as medidas ainda estão em planejamento. 5.1 OS EQUIPAMENTOS DISPONÍVEIS PARA REALIZAÇÃO DO PROJETO Citaremos abaixo, com objetivo ilustrativo e explicativo, os equipamentos utilizados no processo de fabricação do projeto. SERRA FITA Utilizada para cortar o material bruto, a serra de fita foi de extrema importância na fase inicial do projeto, facilitando a aproximação da medida correta das peças a serem fabricadas, conforme figura (5.1) abaixo. 11

12 Figura 5.1 Fonte: Própria autoria TORNO CONVENCIONAL O torno nos auxiliou para fabricação de apenas duas peças, a espiga e o punção ( responsável pelo furo da arruela), conforme mostrada na figura (5.2) abaixo. 12

13 Figura 5.2 Fonte: Própria autoria FRESADORA A fresadora foi o equipamento mais utilizado para a realização do estampo, no total somam 6 placas distintas usinadas para montarem a ferramenta. Os punções da faca de avanço e o outro de formato quadrado (responsável pelo corte externo do produto) também são feitos sobre a fresadora, porém, os punções (incluindo o punção feito ao torno), a Placa Matriz e a Placa de Choque são feitas de aço 1070/1080, especificadas as necessidades no processo de usinagem, conforme figura (5.3) abaixo. 13

14 Figura 5.3 Fonte: Própria autoria FURADEIRA DE BANCADA As furações realizadas nas peças que compõem o equipamento demandou grande precisão e, por isso, foi necessário a utilização da fresadora (que fornece coordenadas exatas) para guiar os furos. Juntamente com a Broca de Centro, o Pino-loco foi fundamental para uma melhor precisão das medidas. Na maior parte dos furos utilizamos, contudo, apenas traçadores, canetões e punções para demarcar os locais a serem perfurados, conforme figura (5.4) abaixo. 14

15 Figura 5.4 Fonte: Própria autoria BROCAS,REBAIXADORES,MACHOS E ALARGADORES As brocas foram utilizadas para realizar os mais diversos furos do projeto, para alojar a cabeça dos parafusos foi usado rebaixadores, os machos foram responsáveis pelas roscas e os alargadores para furos precisos (como a matriz do punção circular e o furo dos pinos de guia), conforme figura (5.5) abaixo 15

16 Figura 5.5 Fonte: Própria autoria LIMA A lima será responsável para realizar os chanfros nos cantos do estampo, com o intuito de eliminar rebarbas ou cantos cortantes, facilitando o manuseio do mesmo. Ela também será necessária para dar cantos no formato da matriz, nas perfurações das placas guias e as perfurações da placa de fixação, conforme na figura (5.6) abaixo. 16

17 Figura 5.6 Fonte: Própria autoria FRESA DE TOPO As fresas de topo foram usadas para fazer a entrada da chapa a ser cortada, conforme na figura (5.7) abaixo. Figura

18 Fonte: Própria autoria RETIFICADORA Será usada para dar melhor acabamento nos punções, placas de choque e placa matriz, conforme figura (5.8) abaixo Figura

19 Fonte: Própria autoria ESTAMPO-PEÇAS Figura 5.9- componentes do estampo 19

20 Espiga Responsável para fixar a parte superior do estampo na prensa. Tem seu formato cônico no meio justamente para dar mais firmeza na hora do aperto. Placa superior 20

21 Responsável para fixar a espiga e as placas de choque e porta-punção. Nela são feitos quatro furos em suas extremidades, com rebaixo em todos eles para alojar a cabeça dos parafusos. Placa de choque Localizada na parte superior do estampo, entre a placa superior e portapunção, a placa de choque recebe o que chamamos de impacto reverso, ou seja, na momento em que o estampo é puncionado para baixo, eles recebem uma força contra sua trajetória que logo é absorvida por ela. Placa Porta-Punção Recebe esse nome por portar, ou seja, fixar os punções sobre ela, dando total precisão para prende-los, com o objetivo de um melhor acabamento e duração de vida útil do estampo. Punção Furador Usado para realizar o corte do furo no produto a ser produzido, de dureza alta pois é exigido um grande esforço de sua funcionalidade. Punção Cortador Tem como função dar o formado externo para o produzo, nesse caso sendo quadrado, e, ao mesmo tempo, cortá-lo de sua chapa para finalização do produto. Faca de Avanço 21

22 A faca de avanço é fundamental para o funcionamento do estampo, ela é quem da o gabarito para que todos os 3 passos necessários para começar e finalizar o produto sejam precisos, tomando os devidos cuidados para que o furo esteja bem centralizado em relação a arruela. Placa guia Como seu nome diz, é usada para guiar a parte superior do estampo, os punções são encaixados em suas matrizes e guiadas para as demais profundidades do estampo. Ela também possui um rasgo em sua parte inferior nas medidas especificadas para o tamanho da chapa. Placa Matriz A Matriz é feita de um material de alta dureza e de planície bem acabada, para que suas matrizes (dos formatos dos punções) estejam bem afiadas para dar aos produtos um bom acabamento sem rebarbas. Placa Base Responsável pela parte de saída dos cavacos e produtos, sua área é maior para proporcionar áreas propicias para fixação da parte superior do estampo. Pinos de Guia Usados para guiar as placas sempre na mesma posição, são postos transversalmente. São usados dois pinos nas placas da parte inferior, ajudando bastante na montagem e desmontagem do estampo. 22

23 7. RESULTADOS E DISCUSSÕES O protótipo se encontra em perfeito funcionamento, com suas medidas e especificações de acordo com o esperado. O objetivo foi alcançado dentro das expectativas, não tendo com relação a construção e montagem, nem mesmo para a obtenção de matérias-primas. 8.CONCLUSÃO O estampo a ser produzido tem algumas vantagens, uma delas é a produção em grande escala, a ferramenta é ágil e prática, com matéria-prima barata e de grande aplicação. Estampos são importantes para produção de peças iguais, porém é aqui que surge a desvantagem, uma vez que se quer outro tipo de produto tem-se que produzir outro estampo, fazendo com que seu uso seja bem específico dentre as industrias. 9.REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS PENTEADO, Fernando. Apostila de estampagem. [material online]. s/d. p Disponível em: Acesso 23/09/