Procedimentos para estimativa de custos de moldes

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1 EFET-S - Projeto de Ferramentas Pro. Mauro ésar abuski Garia POEIMENTOS PAA ESTIMATIVA E USTOS E MOLES Moldes de injeção são abriados om alta preisão e devem satisazer a uma grande variedade de requisitos. São geralmente ompostos de uma parte ou pouas partes. Os moldes são produzidos om elevados tempos e ustos de abriação que são um ator deisivo no álulo dos ustos de um produto moldado. Os ustos do molde para pequenas séries aetam a introdução de um novo produto no merado. Apesar disso em muitas empresas o álulo de ustos não oupa o lugar que deveria. Os respetivos ustos dos moldes são requentemente alulados om base na experiênia ou em omparação om moldes já existentes. Isto é também uma onseqüênia do ato de que o número de pedidos é apenas 5% do número de orçamentos. As inertezas resultantes em tais situações são ompensadas om mudanças para segurança, que é determinada por ritérios subjetivos. Isto gera dierenças nos orçamentos que resulta em inertezas para os lientes. Portanto, um proedimento para estimativa de ustos de um molde deve: - aumentar a erteza e preisão do álulo de ustos, - reduzir o tempo de onsumo para o álulo, - azer o possível para alular os ustos dos moldes para os quais não hajam dados disponíveis, - assegurar álulos de ustos oerentes mesmo sem muita experiênia. Preauções devem ser tomadas se moldes orem otados onsideravelmente om ustos ineriores aos obtidos nos álulos, pois eventualmente importantes etapas oram omitidas resultando em perdas irreparáveis. Proedimentos para estimativa de ustos de moldes Os ustos de moldes podem ser alulados de duas maneiras dierentes: baseados em dados já existentes de planilhas de produção ou baseado no proedimento de previsão. O primeiro proedimento ornee os ustos para ada etapa de trabalho e o material utilizado. Este proedimento apresenta desvantagens e diiuldades. É um método que onsome tempo e neessita de onheimentos detalhados de horas de trabalho e ustos na abriação de moldes. Por outro lado, este método pode ser apliado depois que o projeto do molde oi inalizado. Uma base para a estimativa de ustos de moldes de injeção oi desenvolvido por Fahverband Tehnishe Teile im Gesamtverband Kunststoverarbeitende Industrie (GKV) (Assoiação Proissional de Peças Ténias Assoiação de Indústrias de Proessamento de Plástio). Isto ailitaria a estimativa de ustos de moldes. É baseado na experiênia prátia, por exemplo, tempo de trabalho para anais de alimentação. (Fig. 35). O usto de um molde de injeção são obtidos pela ombinação dos ustos de moldes baseados em padrões obtidos de atálogos de abriantes e os ustos de abriação e projeto. A tabela proposta pela GKV pode ser vista na (Fig. 36). Os ustos de abriação de moldes são, geralmente, determinados om a ajuda de proedimentos estimativos. a literatura, tem-se dois métodos básios para prever ustos de moldes: unção de ustos e ustos por similaridade. (Fig. 37) O primeiro método, a unção de usto iniia om a suposição de que há dependênia entre os ustos de um molde e suas araterístias. Esta dependênia é expressa por uma unção matemátia. Estas araterístias são variáveis independentes ou quantidades dependentes que determinam os ustos. O segundo método é de ustos similares. O usto de um molde pode ser estimado a partir de outro existente om araterístias similares. Os ustos para o molde existente são, geralmente, onheidos e podem ser utilizados para o molde a ser abriado. Ambos os métodos possuem vantagens e desvantagens. A unção de ustos prevê resultados preisos apenas se as grandezas envolvidas são muito pareidas. Atualmente não é o que oorre devido a grande variedade de moldes de injeção. om o método de similaridade apenas podemos estimar ustos de moldes projetados da mesma orma e, portanto, tem ustos eetivos similares. Para usar os beneíios de ambos os métodos são neessários ombina-los omo mostra a (Fig. 38). Isto pode ser onseguido por agrupamento de moldes de injeção similares ou omponentes estruturais de mesmo tipo e determinar a unção de usto dentro de ada grupo. 1

2 EFET-S - Projeto de Ferramentas Pro. Mauro ésar abuski Garia Há uma proposta, portanto, de dividar o álulo total de quatro grupos de ustos relaionados pelas orrespondentes unções de ustos. (Fig. 39). Os ustos são determinados para ada grupo de usto e adiionado aos ustos totais. O trabalho sistemátio em grupos individuais e a estrutura adiional reduz os risos de erros de álulo e seus eeitos nos ustos totais. A seguir temos o detalhamento da estimativa de ustos para os grupos individuais. USTO GUPO I: AVIAE O grupo de ustos I onsidera os ustos para abriar as avidades. Eles são essenialmente dependentes do ontorno da peça, da preisão requerida e do aabamento superiial desejado. Os ustos são determinados pelo tempo de onsumido para abriar a avidade e as respetivas salários por hora. Os resultados gerais são: ( t + t E ) MW M =. + ($) ustos para avidade t (h) tempo gasto na avidade t E (h) tempo gasto om EM (eletri-disharge Mahining) $ MW h ustos médios da máquina e mão-de-obra M ($) ustos de material adiional (insertos, eletrodos, et.) podem ser desprezados em ae dos ustos totais álulo de horas trabalhadas na avidade O tempo t neessário para produzir a avidade pode ser alulado estatistiamente ou por análise de parâmetros. { M.( + A ) p. S + }. T. N t =. [h] M proedimento de usinagem Proundidade da avidade A Área superiial da avidade P Forma da linha de partição S Qualidade da superíie Número de mahos T Tolerânias Grau de diiuldade N Número de avidades, A, são horas reais de trabalho As seguintes orrelações são usadas para determinar os tempos individuais ou atores de tempo. Fator de tempo para proedimento de máquina Os tipos de máquinas individuais para abriação de partes maho e êmea da avidade são identiiadas omo uma porentagem e multipliada pelo ator de usinagem M. Este ator oi obtido na prátia e seu valor para as dierenças de veloidade de várias ténias de usinagem do ontorno das avidades são obtidos da tabela 17. 2

3 EFET-S - Projeto de Ferramentas Pro. Mauro ésar abuski Garia M = nm Mi. a i Mas n M a i = 1 M M i ai n M Fator de tempo de usinagem Fator de usinagem (tabela) Porentagem da respetiva usinagem Número de usinagem Tabela 17 Fator de usinagem M Fresament o Eletroerosão Fresamento duplo Ttorneament o etiiaçã o Trabalho manual a a Tempo de usinagem para a proundidade da avidade Há usinagem aima e abaixo da linha de partição, portanto há distinção entre elevações (E) e depressões (). O tempo onsumido resultante da proundidade da avidade é determinado pela média de elevações e depressões aima (1) e abaixo (2) da linha de partição. Estabeleendo as elevações omo suas áreas projetadas no plano da linha de partição. Se o maho não é usinado diretamente na plaa, mas eito omo um postiço, o resultado para metade da avidade é (1) = ne ( m + m ) EI m. n E vi. EPi elevação om depressão; maho usinado na plaa + + ne n m EI m. n m i. E. m.2n EPI Pi (elevação) (depressão) elevação om depressão; maho omo postiço (1) me tempo onsumido por uma metade da avidade [h] altura de elevação [mm] m proundidade de depressão [mm] ne número de elevações [-] do moldado n número de depressões [-] m média de removido = [1 mm h -1 ] EP razão entre área de elevação e área projetada P razão entre área de depressão (2) é alulado por = ( 1) + (2) 3

4 EFET-S - Projeto de Ferramentas Pro. Mauro ésar abuski Garia tempo de onsumo para a proundidade da avidade [h] Tempo onsumido para a superíie da avidade A superíie da avidade ou do moldado é a segunda variável básia que aeta o tempo de usinagem da avidade. S =. A S 0.77 M [ h] om ator de torneamento s s ( 0.5a ) = [h] 1 T s tempo de onsumo para a superíie da avidade [h] AM área superiial do moldado [mm 2.E-02] a torneamento omo parte da usinagem [-] T Fator de tempo para linha de partição Passes na linha de partição são onsiderados pelo ator tempo p. Fator de tempo para linha de partição p Tabela 18 Fator de tempo para linha de partição p Número de passos p para aes planas p para aes urvas Fator tempo para a qualidade da superíie Na qualidade da superíie é tão importante a aparênia do moldado omo a ausênia de deeitos. O ator de superíie da qualidade s é aetada pela altura de rugosidade, que pode ser obtida om proedimentos de usinagem orretas. Pode ser obtido da tabela abaixo. Tabela 19 - Fator para a qualidade da superíie s Qualidade da superíie ugosidade µm Fator de qualidade s Observação grosseira a Faes transversais na direção de desmoldagem padrão 10 a < ugosidade EM Fina 1 a < Teniamente polida Alto grau a < Superina Tempo de usinagem para mahos ixos A usinagem e ajustamento de mahos em ambas metades dos moldes é onsiderado pelo ator de tempo. Este trabalho torna-se mais diíil se o maho não é de orma irular. O ator de ontorno é multipliado pelo número de mahos om igual área de ajuste. 4

5 EFET-S - Projeto de Ferramentas Pro. Mauro ésar abuski Garia = j t B.. n [h] F i tempo de usinagem para mahos ixos [h] t B tempo base = 1 [h] F ator de ontorno [-] n número de mahos om igual área de ajustamento [-] j número de dierentes áreas de ajustamento [-] Tabela 20 - Fator de ontorno para mahos F Fator de ontorno F Área de ajustamento Seção transversal 1 irular írulo 2 Angular Quadrado 4 irular, grande írulo grande 8 Angular, grande Quadrado grande 10 ontorno urvo Variadas Fator de tempo para tolerânias Tolerânias apertadas aumentam os ustos. Para produzir moldagens eonomiamente viáveis não deveriam ser onsideradas tolerânias mais apertadas do que as neessárias para a unção ténia. Um padrão para abriar moldes de preisão implia que, as tolerânias dos moldes não deveriam exeder 10% das tolerânias inais de moldagem. O ator de tolerânias dimensionais T inlui o usto esperado para a preisão e pós tratamento. Tolerânias apertadas tanto quanto tolerânias rítias para superíies (entriidade, preisão angular, paralelismo, planiidade, olgas) onsideravelmente aumentam o tempo neessário para a produção da avidade. Ver Fig. 40. Fator de tempo para grau de diiuldade e grande variedade Um grau de diiuldade médio ( = 1) é onsiderado uma razão omprimento/diâmetro para mahos, onde um grande número de mahos om pequena área e superíie omplexas. Para grandes partes planas sem aberturas o ator de tempo é reduzido ( < 1). A tabela abaixo mostra a relevânia do ritério om seu orrespondente ator. Tabela 21 - Fator de tempo para grau de diiuldade e grande variedade iiuldade ritério 0.7 Muito simples Grande, áreas planas, peças 0.8 simples irulares Moldagem padrão Peças retangulares, áreas om algumas aberturas, relação proundidade/diâmetro: L/ Aberturas irulares e angulares, L/ =1 médio Moldagem ténia 1.2 Troa possível, L/ 1-5 peças pequenas 1.4 diíil Alta densidade de mahos L/ 1.6 Extremamente diíil 5, superíie omplexa Moldagem de preisão Muito alta densidade de mahos 5 L/ 15, aes esérias omplexas 5

6 EFET-S - Projeto de Ferramentas Pro. Mauro ésar abuski Garia Fator de tempo para número de avidades Para um elevado número de insertos de avidades iguais ou várias avidades iguais uma ompensação por avidade tem de ser onsiderada baseada na abriação em série. A orrelação entre um ator de tempo N e o número de avidades n é apresentada na Fig. 41. álulo das horas de trabalho para eletrodos EM evido a geometria da superíie do eletrodo orresponde ao ontorno da peça, o tempo de trabalho pode ser alulado da mesma maneira eita para as avidades. {( M.( + A. ae ) ). S + }. T. N t =. [h] M torneamento para eletrodo omo no ator de tempo proedimento de usinagem A omo no ator de tempo para proundidade da avidade ae parte da EM para produzir a avidade S = 1.3,,, omo nas onsiderações anteriores. T N GUPO E USTOS II BASE O MOLE A base do molde ontém as avidades, os omponentes unionais básios (anais, sistema de rerigeração e sistema de extração) e os elementos unionais espeiais (moldes de três plaas, gavetas, unidade de núleo rotativo). Um base de molde de lasse I é para um pequeno número de moldagens om baixa preisão, por exemplo testes em série. Não é endureido. Uma base de molde lasse II tem plaas ementadas, alinhamento adiional, isolamento de alor na metade estaionária e, se o molde é irular, é equipado om três pinos guias. Usado para produzir peças ténias e quantidades médias. Um molde de lasse III apresenta elevada dureza, para grandes quantidades, alta preisão e oniabilidade. Os moldes de injeção são largamente onstruídos om moldes padrão. esse modo o usto total de uma base do molde é primeiramente o usto de padrões e gastos om operações de usinagem espeíia não inluída. Isso sugere, ainda que, deve-se onsultar os atálogos de abriantes para atualizar preços e veriiar a disponibilidade das bases do molde de um projeto dierente, tal omo, plaa lutuante et. Ver Fig. 42. Bases de molde padrão são de alta qualidade e dierem apenas na lasse do aço que está sendo empregado, que aeta a vida útil do molde, sua apaidade de ser polido e sua resistênia a orrosão. Os ustos apresentados na Fig. 43 são baseados no uso do aço AISI GUPO E USTOS III - OMPONENTES FUNIONAIS BÁSIOS anais de alimentação, sistema de rerigeração e sistema de extração são omponentes unionais básios de todo o molde de injeção. Se os elementos individuais são assoiados para esses omponentes básios, seus ustos, inluindo gastos adiionais, podem ser determinados de uma orma mais geral. essa orma, listando esses omponentes é o suiiente para o álulo desde que as dimensões tenham apenas um eeito modesto. Um uso extensivo de padrões é assumido omo no grupo II. A Fig. 44 apresenta os atores de inluênia para o usto do grupo III. 6

7 EFET-S - Projeto de Ferramentas Pro. Mauro ésar abuski Garia Buha e Sistema de alimentação O tipo de anal de alimentação é determinado por requisitos eonômios, geometria da peça e qualidade requerida. O usto para buha de injeção, entrada em diso, entrada em túnel e entradas em leque e lash podem ser aluladas om = t. [$] G G MW tg MW horas de máquina para usinagem de entradas (tabela abaixo) ustos médios da máquina e ustos de mão-de-obra [$/h] Tabela 22 Tempo de trabalho para usinagem de entradas Tipo de entrada Buha de injeção Buha om n entradas apilares Entrada em diso Entrada em túnel Entrada em leque Tempo ontida na base do molde N T (min) min 15 min T=(0.35 x b + 50) x i B largura da entrada (mm) T (min) n i N número de entradas onsidera-se que todos os passos usando as mesmas operações de usinagem são eitos em um únio passo. Tempo de preparação já oi onsiderado pelo usto do grupo II. Sistema de alimentação ustos dos anais de alimentação são determinados pelo seu omprimento neessário: = g. I. [$] MW ustos dos anais [$] MW I ustos médios de máquina e mão-de-obra [$] omprimento do anal [mm] g Fator de orreção do diâmetro do anal 0.14 min./mm para d = 5mm 0.16 min./mm para d = 8mm 0.18 min./mm para d = 12mm d diâmetro do anal [mm] Se os anais são usinados em ambas as plaas do molde, os ustos podem ser dupliados. Os tempos de preparação podem ser desprezados. 7

8 EFET-S - Projeto de Ferramentas Pro. Mauro ésar abuski Garia Sistema de anais quentes Os ustos totais de um sistema de anais quentes podem ser determinados om a equação: H {( BH + g A. A) + nn.( N + 200$ + NS )} g G =. [$] H ustos totais dos anais quentes e montagem [$], BH ustos básios para anal quente [$] g A oeiiente de área [8.E-03 $/mm 2 ] A área de ehamento n número de bios [-] N N usto de um bio [$] NS usto de um shut-o bio [$] gg 1.1 a 1.2 para moldagem de plástio reorçado om ibra de vidro, 1.0 para moldagem de plástios sem reorço. Os sistemas de anais quentes são padronizados. Portanto, ustos de um sistema de anais quentes e ustos para bios podem ser obtidos de atálogos de abriantes de âmaras padronizadas. Adiionado ao usto básio para plaa lutuante, o sistema de anais, o material para a montagem, vedações e usinagem. evido a grande variedade de sistemas de anais quentes não é possível onsiderar em detalhes o usto dos mesmos. Sistema de esriamento Para um dado número de linhas de resriamento os ustos dos sistemas alulados om H podem ser = k. n. [$] H MW k ator para o grau de diiuldade permitida pelo tamanho do molde, orma dos anais n número de linhas de resriamento (sem onexão) Tabela 23 oeiiente de para a usinagem dos anais de resriamento k Área de ehamento A (10 oeiiente k 2 m 2 ) Furo reto Furo oblíquo Inserto helioidal no núleo ou tubo de alor Sistema de extração Os ustos do sistema de extração das peças (pinos de extração, luvas, lâminas, pinos de retorno, et.) são ailmente obtidos dos atálogos dos abriantes. Os ustos para uros, para abriação dos elementos extratores e da plaa portaextratores são obtidos da geometria de moldagem são determinados om a equação abaixo: d l =. EM h 5 i Gi ML i mm 2 = 1 0.8h. ni rh [$] d diâmetro do elemento extrator 8

9 EFET-S - Projeto de Ferramentas Pro. Mauro ésar abuski Garia I G n r H r r r H H H omprimento guiado do elementos extrator, número diiuldades om a usinagem das buhas guias = 1 para pinos ejetores e pinos om saliênias = 2 para luva e lâmina extratora = 0.2 para pinos de retorno GUPO E USTOS IV FUNÇÕES ESPEIAIS ebarbas produzidas pelo sistema de alimentação ou a peça obstruída na desmoldagem podem usualmente ter um projeto espeial. Os ustos para unções espeiais tais omo moldes de três plaas, gavetas, núleo rotativo devem ser determinados e adiionados ao ustos básios alulados. A igura 45 mostra os atores que aetam o usto do grupo IV. As unções espeiais podem ser eitas om elementos padronizados, é possível ompilar diagramas de ustos omo os do grupo de usto II, que também onsideram a usinagem e montagem. 9