A metalomecânica de precisão na fabricação em série de armas e munições no 3ºQ/Sec. XX Vítor Carreira Martins
Localização do cluster L do Armamento no 3º quartel do sec. XX
Fundição de Oeiras
Vistas aéreas em 1947 e início dos anos 50 Visita do Presidente da República Stand da FBP, na Feira Popular, em 1947 FABRICA MILITAR DE BRAÇO DE PRATA
Planta da FMBP nos anos 60 e 70 do sec. XX
Área de implantação da FMBP (após a demolição)
Parte da fachada do edifício preservado e panorâmicas da área demolida (Nov. 2008)
Área de implantação da FNMAL, em fase final de demolição (posterior a 2004)
Quatro anos depois do encerramento da FNMAL
A produção em massa de artigos idênticos O fabrico em série de armas e munições 1912 Fabrico de granadas de 7,5 cm na F. Braço de Prata 1910 Ford mod. T é apresentado em Salt Lake City 1816 Simeon North constrói a primeira fresadora mecânica 1798 Eli Whitney mostra, perante o Congresso da União, a montagem de armas com peças intermutáveis 1765 Jean Gribeauval introduz o conceito de intermutabilidade no fabrico de tubos-canhões de artilharia
O fabrico em série de armas e munições A problemática a resolver e a solução A escassez de mão-de-obra qualificada O processo de fabrico sucessão de operações elementares A divisão do trabalho e a especialização A capacidade física limitada do ser humano e a precisão do sistema homem-máquina O emprego generalizado de máquinas-ferramentas O emprego de ferramentas especializadas e dispositivos A montagem (s/ ajustar) e o funcionamento <> Intermutabilidade A precisão dos processos de fabrico e o conceito de tolerância A concepção e o emprego de calibres A DISTRIBUIÇÃO NORMAL OU DE GAUSS
A precisão dos processos e a curva de GAUSS O génio Carl Friederiech Gauss, aos 10 anos (1786) 1 2 3... 98 99 100? 1 + 100 = 101 2 + 99 = 101 3 + 98 = 101 5050
A precisão dos processos lei de variação / curva normal (de Gauss)
Medição da altura 50+/-0,015 maquinada em rectificadora de planos
INTERMUTABILIDADE a precisão dos processos de fabrico IT01, IT0, IT1, IT2, IT3, IT4, IT5, IT6.. Production of gauges and instruments. IT 5, IT6, IT7, IT8, I9, IT10, IT11, IT12...Precision and general Industry. IT11, IT14, IT15, IT16..Semi finished products IT16, IT17, IT18..Structural Engineering ISO IT Grade 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Lapping Honning Cylind. grinding Plan grinding Broaching Reaming Turning & Boring Milling Sawing Extruding Cold rolling & drawing Drilling Forging Hot rolling T band / Size 80-120 2,5 4 6 10 15 22 35 54 87 140 220 350 540 870 1400 2200 T band / Size 3-6/10 1 1,5 2,5 4 5/6 8/9 12 18 30 48 75 120 180 300
O FABRICO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES NO 3º Q/SEC. XX Técnicas e processos em que a FMBP foi pioneira Controlo da qualidade industrial controlo estatístico do processo Engenharias de produto/processo simultâneas (DFM) Projecto e fabrico de ferramentas, dispositivos e calibres Programas de redução de leadtimes Laboratórios de metrologia, de análises e ensaio de materiais Fusão, laminagem e embutissagem do latão 70/30 Tratamentos térmicos de aços, cementação e nitruração Fundição injectada de ligas de Zn e Al (pequenas peças) Torneamento de precisão c/ tornos automáticos mono e multi-árvore Planeamento e controlo da produção e custos com TAD
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES As tecnologias específicas no 3º Q / Sec. XX
Controlo da qualidade industrial CEP
Engenharias de produto/processo simultâneas (DFM Design For Manufacture)
Engenharias de produto/processo simultâneas (DFM) Objectivos Rever o projecto em função do processo Garantir o cumprimento da especificação do produto Plano de acções Execução série 0 Ensaio de tiro Rebentamento em cercado de Brouges
Engenharias de produto/processo simultâneas (DFM)
Engenharias de produto/processo simultâneas Estudo do ajustamento tubo do morteiro / granada de 81mm
Engenharias de produto/processo simultâneas Estudo do ajustamento tubo do morteiro / granada de 81mm determinação de cotas nominais e tolerâncias Condições de funcionamento no tiro Folga mínima permitida f m = 435 μ Folga máxima permitida f M = 1206 μ (80% para projecto) = 965 μ Folga de projecto nas condições de máximo material fp = (435 + 1206*0,80) / 2 = 699,9 μ = 0,70 mm Parametrização do sistema tubo / granada +a D = φ +b (diametro interior do tubo), com φ = 81 -x d = φ - y (diametro na faixa de centragem), φ = 81 f m = D m d M = (81+b) (81-x) = b + x f M = D M d m = (81+a) (81-y) = a + y
Engenharias de produto/processo simultâneas Estudo do ajustamento tubo do morteiro / granada de 81mm determinação de cotas nominais e tolerâncias Equações de funcionamento do sistema tubo / granada fp m = b + x = 0,70 b + x = 0,70 fp M = a + y < 0,965 a + y + k = 0,965 Domínio de funcionamento 0,435 < f < 0,965 Critério de cotação funcional do sistema tubo / granada Repartição equitativa da folga de projecto pelo diâmetro interior do tubo do morteiro e pelo diâmetro da faixa de centragem da granada, na condição de máximo material.
Engenharias de produto/processo simultâneas Estudo do ajustamento tubo do morteiro / granada de 81mm determinação de cotas nominais e tolerâncias Determinação da cota nominal e tolerância do diâmetro do tubo D m = φ + fp/2 = 81 + 0,70/2 = 81,35 (máximo material) O processo de fabrico garante o grau de tolerância IT7 = 0,035 D = 81,35 H7 = 81,35 +0,035 Tomaremos, porém, a cota o tubo do morteiro FBP em serviço D = 81,40 +0,04 (ficando a = 0,44 e b = 0,40) Determinação da cota do diâmetro da faixa de centragem δ M = φ x = 81 (0,70-b) = 81 0,30 = 80,70 (máximo material) δ = 80,70 max (após pintura)
Engenharias de produto/processo simultâneas Estudo do ajustamento tubo do morteiro / granada de 81mm determinação de cotas nominais e tolerâncias Determinação do diâmetro da faixa de centragem após maquinagem O processo de pintura garante uma espessura de película de 30μ d M = 80,70 2*0,030 = 80,64 Aplicando agora a 2ª equação de funcionamento a + y + k = 0,965 a + y < 0,965 0,44 + y < 0,965 y < 0,525 O que nos deixa uma margem muito folgada para fixação da tolerância Do diâmetro da faixa de centragem na operação de rectificação, face à precisão das máquinas utilizadas (torno de cópia e rectificadora sem centros). Como então seguíamos as normas americanas, fixou-se o intervalo de tolerância de 0,005 = 0,127, donde resulta a cota d = 80,64-0,127
GRANADA DE MORTEIRO DE 81 MM projecto dos calibres para inspecção do diâmetro da granada na faixa de centragem Cota a inspeccionar d = 80,64-0,127 Controlo por atributos Tipo de calibres maxila P/NP
GRANADA DE MORTEIRO DE 81 MM projecto dos calibres para inspecção do diâmetro da granada na faixa de centragem Dimensionamento do calibre Cota a controlar d = 80,64-0,127 tolerância a controlar IT = 0,127 mm tolerância de fabrico do calibre H = IT/10 = 0,013 mm Zona de gastamento z = IT/10 = 0,013 mm Cota do calibre P (novo) +0,0065 L = (d M z) +H/2 = (80,64-0,013) + 0,0065 = 80,627-0,0065 Limite de utilização do calibre P (usado) L = 80,64 Cota do calibre NP +0,0065 l = dm + H/2 = (80,64-0,127) + 0,0065 = 80,513-0,0065
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES Projecto e fabrico de um calibre tampão Passa Calibre tampão P para furo 8,5 D10 = 8,5(+0,040 /+0,098) IT10 = 58 μ <> z = 1/10*IT10 = 5 μ IT4 = 4 μ (tolerância de fabrico do calibre) Diâmetro máximo do calibre = 8,540 + 5 + 4 = 8,549 mm Diâmetro mínimo do calibre = 8,540 + 5 = 8,545 mm Limite de gastamento = 8,540 mm
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES Calibre P/NP para inspecção cavilha-eixo diam. 5m6 (5,004-5,0012)
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES As tecnologias específicas no 3º Q / Sec. XX
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A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES Laboratórios e Gabinete de Estudos e Métodos
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES Laboratório balístico e carreira de tiro
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES As tecnologias específicas no 3º Q / Sec. XX
Dinâmicas de cooperação e desenvolvimento Cooperação empresarial Fornecimento de serviços (trat.térmicos, metrologia dimensional, análises e ensaio de materiais) Apoio às iniciativas individuais de criação de oficinas de ferramentas Apoio técnico aos fornecedores Visitas técnicas. Formação de capital humano p/ o mercado de trabalho Treino dos engenheiros em SMO Formação de aprendizes Treino de pessoal executante e dirigente fabril
FÁBRICA MILITAR DE BRAÇO DE PRATA 1907-1997
O fabrico em série de armas e munições 3º Q / Sec. XX Sistema económico de produção em massa de bens para venda e distribuição aos consumidores Mecanização e standardização Divisão do trabalho Especialização MOD semi-qualificada Macro-tecnologia integradora das engenharias de processo e de produto Projecto do produto Plano de fabrico Operações Elementares Estudo e medição do trabalho Máquinas-ferramentas Ferramentas, dispositivos e calibres Qualidade industrial CEP Inspecção, teste e ensaio Calibração SERV. COMERCIAIS 1ª DIVISÃO Est&Métodos Med.trabalho Planeamento Qualidade Ver. Geral DIRECTOR FMBP SERV. INDUSTR. 2ª DIVISÃO. Munições Tecn latão mil. Arr. Apara Pr. Ch. Fina Rev. Elect. 3ª DIVISÃO Fab. Canos Mnt.Arm lig. Morteiros Mat. Art. Carpint. SERV. ADM. FIN. 4ª DIVISÃO Of.Ferrament Trat. Térmico Mant.&Cons. Obra Nova SERV. GERAIS Pessoal Formação Serv. Apoio
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES As tecnologias específicas no 3º Q / Sec. XX
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES As tecnologias específicas no 3º Q / Sec. XX Forjamento por extrusão Fornos de sais Fornos de indução Prensas hidráulicas Arranque de apara Tecnologia do latão militar (70% Cu / 30% Zn) Fabrico de canos Fabrico de ferramentas e calibres T. térmicos e electroquímicos Estampagem de chapa fina Fabrico de molas Tornos automáticos mono e multiárvore Rectificadoras de produção Máquinas transfer Fresadoras de série Fusão e laminagem do latão 70/30 Embutissagem profunda Tratamento térmico Maquina de martelar Fresadoras ferramenteiras Tornos Rectificadoras de planos e cilindricas Tratamentos térmicos do aço Zincagem, cadmiagem, cromagem, Prensas mecânicas Máquinas especiais para arame e chapa Laboratório de metrologia dimensional Laboratório de ensaio de materiais Laboratório de análises Laboratório balístico
O paradoxo do gato de Schrodinger