Apostila TD Atualizada

Departamento de Mecnica

TECNOLOGIA DE DISPOSITIVOS

Professor: Professora:

Eng. Antonio Garcia Netto Itlia Ap. Zanzarini Iano

Apostila de Tecnologia de Dispositivos Indice1.

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4. 5. 6.

Introduo........................................................................................................................................ 03 1.1. Conceito.................................................................................................................................... 03 1.2. Check list do antiprojeto, Procedimentos para projeto............................................................... 03 1.2.1.Anlise do produto............................................................................................................. 03 1.2.2.Anlise da operao.......................................................................................................... 03 1.2.3.Anlise do equipamento.....................................................................................................04 1.2.4.Anlise das condies de operao................................................................................... 04 1.2.5.Anlise de Custo................................................................................................................ 04 1.3. Objetivos de um dispositivo.......................................................................................................05 1.4. Classificao............................................................................................................................. 05 1.4.1.Dispositivos universais.......................................................................................................06 1.4.2.Dispositivos no convencionais......................................................................................... 06 1.4.3.Pontos observados no estudo da pea para efetuarmos um bom dispositivo................... 06 1.5. Elementos de um dispositivo..................................................................................................... 07 Posicionar......................................................................................................................................... 08 2.1. Principios da locao.................................................................................................................08 2.2. Graus de liberdade.................................................................................................................... 08 2.2.1.Locar................................................................................................................................. 09 2.2.2.Centrar.............................................................................................................................. 10 2.2.3.Hiperlocao...................................................................................................................... 10 2.3. Superfcie de Referncia ou referenciais.................................................................................. 12 2.3.1.Requisitos para escolha da superfcie de referncia ou referencial................................... 13 2.3.2.Anlise das cotas da pea..................................................................................................13 2.3.3.Anlise das tolerncias da pea......................................................................................... 13 2.3.4.Anlise dos detalhes de referncia.....................................................................................15 2.3.5.Simbologia para estudo (simplificada)................................................................................15 2.3.6.Regra para utilizao de pontos de contato entre a pea e o posicionador........................ 15 2.3.7.Exerccios de anlise de graus de liberdade ..................................................................... 16 2.4. Posicionadores.......................................................................................................................... 21 2.5. Sistemas autocentrantes........................................................................................................... 23 2.6. Posicionamento por furos.......................................................................................................... 24 2.6.1.Clculo de folga................................................................................................................. 24 2.6.2.Posicionadores para furos.................................................................................................. 24 2.7. Exerccios de posicionadores.................................................................................................... 25 2.7.1.Respostas dos exerccios de posicionadores..................................................................... 29 Sujeio............................................................................................................................................30 3.1. Requisitos para projeto do sujeitador........................................................................................ 30 3.1.1.Estudo de uma sujeio .................................................................................................... 30 3.2. Erros de sujeio....................................................................................................................... 31 3.3. Tipos de sujeio...................................................................................................................... 31 3.4. Gerao da fora de sujeio................................................................................................... 32 3.5. Sujeio rgida e elstica...........................................................................................................33 3.6. Elementos rgidos de sujeio................................................................................................... 33 3.6.1.Fusos ................................................................................................................................ 33 3.6.2.Excntricos de sujeio .................................................................................................... 34 3.6.3.Cunhas de sujeio........................................................................................................... 39 3.6.4.Rampas frontais.................................................................................................................40 3.6.5.Morsas auto centrantes ..................................................................................................... 41 3.6.6.Grampos de sujeio......................................................................................................... 43 3.6.7.Placas................................................................................................................................46 3.6.8.Pinas............................................................................................................................... 49 3.7. Elementos elsticos de sujeio................................................................................................ 51 3.8. Sistemas equalizadores.............................................................................................................51 3.9. Sujeio mltipla de peas........................................................................................................ 51 Divisores .....................................................................................................................................53 Extrao de peas ........................................................................................................................... 55 5.1. Extrao.................................................................................................................................... 55 Bibliografia........................................................................................................................................56

Apostila de Tecnologia de Dispositivos 1. INTRODUO

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1.1 . CONCEITO Dispositivo todo acessrio complementar de uma mquina, ferramenta ou processo de produo, destinado a permitir a realizao de uma operao dentro dos requisitos de Qualidade e Produtividade, assim como o aperfeioamento de uma operao realizada sempre visando o aumento da Produtividade e melhoria da Qualidade, tambem funo dos dispositivos a melhoria das condies de segurana da operao, visando a proteo dos operadores e equipamentos. Exemplo: Necessitamos fazer um furo cego de dimetro 12 mm com profundidade de 50 mm em um bloco de ao 1020. Podemos tentar realizar essa operao utilizando uma furadeira manual segurarando o bloco de ao com as mos. Pode ser que consigamos realizar a operao, mas com certeza no conseguiremos uma boa preciso no furo, a operao ser demorada e correremos o srio risco do bloco se soltar das mos e provocar um acidente. Podemos melhorar essa situao usando de um acessrio muito comum nas oficinas que a morsa. Com esse acessrio j conseguiremos prender a pea com maior segurana, reduzindo o risco de acidentes. Como a pea ficar firme na morsa teremos tambm uma maior garantia na qualidade da operao, alm de conseguir realiz-la com maior velocidade. Essa morsa que ns tratamos como um acessrio das mquinas, tambm chamada de dispositivo.Se essa operao vai ser realizada em uma srie muito grande de peas, num ritmo de produo seriada, a morsa comum no vai nos atender quanto a velocidade necessria para a produo, dessa forma teremos que utilizar um dispositivo especialmente projetado para a operao, com posicionadores, sujeitadorres, mascara e guia de broca. O sucesso do projeto do dispositivo resultado da habilidade do projetista em analisar todas as condies e informaes pertinentes a operao de manufatura e eliminar as dificuldades e problemas associados a essa operao. O projeto de um dispositivo inica pela anlise da situao, escolha das alternativas e finalmente a colocao da ideia no papel, seus detalhes so projetados e desenvolvidos em croquis e na cabea dos projetistas. A responsabilidade do projetista de obter as melhores condies de produo das peas ou produtos, de acordo com o requerido nos desenhos e com o menor custo possvel. 1.2. CHECKLIST DO ANTEPROJETO, PROCEDIMENTOS PARA PROJETO Veremos alguns procedimentos de anlise que se seguidos pelos projetistas iro reduzir a possibilidade de problemas nos projetos de dispositivos. Temos 5 fases ou passos a serem seguidos para desenvolvimento de um projeto de dispositivos: 1.2.1 ANLISE DO PRODUTO Propriedades - Condutividade trmica, durabilidade, dureza, usinabilidade, resistncia eltrica, rigidez, resistncia, peso; Forma do Material - Barra, fundido, forjado, barra pr-cortada, estampado, componente; Tipo do Material - Ferroso, no ferroso, no metlico; Geometria - Cnico, cilndrico, chato, piramidal, esfrico, trapezoidal, superfcies irregulares; Especificaes de Detalhes - Furos, relevos, superfcies, etc., caractersticas da forma, localizao, caractersticas da posio, medidas, condies da superfcie. 1.2.2 ANLISE DA OPERAO Operaes de Transformao por Usinagem - Furao, brochamento, brunimento, chanframento, corte, desbaste, fresamento, retificao (plana, cilndrica, centerless, furo), lapidao, torneamento, gerao de engrenagem, roscamento, etc;

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Pgina 4 Operaes de Montagem - Colagem, prensagem, rebitagem, aparafusamento, soldagem, etc; Operaes de Inspeo - Geometria, testes fsicos, testes no destrutivos, testes mecnicos, condies da superfcie, dimensionamento; Outras Operaes - Pintura, tratamento trmico, tratamento de superfcies, etc.

1.2.3 ANLISE DO EQUIPAMENTO Tipo de equipamento de usinagem (transformao) - Torno, retfica, fresadora, brunidora, polidora, etc., (condies dos equipamentos); Tipo de Equipamento de Montagem ou Inspeo; Outros Equipamentos; Condies do Equipamento - se o equipamento sofreu alteraes/manutenes ao longo do tempo. NORMALMENTE AS ETAPAS 1.2.2 E 1.2.3 SO ANALISADAS EM CONJUNTO. 1.2.4 ANLISE DAS CONDIES DE OPERAO Esta fase analisa as condies de trabalho, como tempos de operao, tempos mortos, condies de fadiga, ergonometria, segurana, normalmente nessa fase so observados os aspectos referente as condies de posicionamento, fixao e soltura das peas: Locao - Posicionamento angular, eixos, planos, superfcies, concentricidades, paralelismo, perpendicularismo, simetria, etc; Cavaco - Acumulao, retirada; Posicionamento relativo a ferramentas e ao dispositivo - Indexao, rotaes, etc; Sujeio - Atuao manual ou automtica, direo das foras de sujeio, intensidade da fora de sujeio, facilidade, rapidez e segurana; Fluido Refrigerante. 1.2.5 ANLISE DE CUSTO Como veremos, uma das principais funes de um dispositivo a reduo dos custos de produo, dessa forma necessrio que o dispositivo a ser projetado esteja dentro do planejado na relao custo x beneficio. Exemplo: Temos que fresar um lote de 500 peas, o custo de produo de R$ 16,00 por pea. Um dispositivo especial para essa operao custar R$ 500,00 a um custo de operao de R$ 12,00 por pea. Pergunta-se: a-) Haver ganho no uso desse dispositivo? b-) Qual o menor lote de produo para termos um ganho no uso do dispositivo? Resoluo: a-) Custo de Produo: CP = 16,00 por pea Custo de Operao: COP = 12,00 por pea Ponto de equilbrio entre os custos se dar quando houver a amortizao do custo do dispositivo, satisfazendo a seguinte equao: CP = COP + CDISP / Lote Produo 16,00 = 12,00 + 500,00 / LP LP = 500,00 / (16,00 - 12,00) LP = 125 peas b-) Como o lote de 500 peas, superior ao lote do ponto de equilbrio, podemos afirmar que haver um ganho na utilizao do dispositivo. Podemos ver mais claramente essa situao analisando-se o grfico abaixo: Custo Pea = CDISP / Lote + COP

Apostila de Tecnologia de DispositivosLote 100 ps 200 ps 300 ps 400 ps 500 ps Custo Pea 17,00 14,50 13,70 13,25 13,00

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Retorno do Investimento (simplificado): S = KT + (T/N) S = Ganho anual bruto antes despesas K = Expectativa de retorno do investimento aps impostos T = Custo estimado do ferramental N = Vida estimada do ferramental Exemplo: S = R$ 750,00 K = 15% desejado T = R$ 1200,00 N = 2 anos S = (K x T) + (T / N) 750,00 = (K x 1200,00) + (1200,00 / 2) 750,00 - 600,00 = 1200,00 K ento K = 0,125 ou 12,5%

1.3. OBJETIVOS DE UM DISPOSITIVO Como vimos, os principais objetivos de um dispositivo so proporcionar a simplificao dos processos produtivos, melhoria da qualidade e da produtividade, reduo de refugos e retrabalhos, eliminao de tempos mortos, melhoria no aproveitamento dos equipamentos disponveis, automatizando parte da operao. Todas essas melhorias obtidas com o uso de um dispositivo devem se traduzir em uma reduo nos custos da operao. Em muitos casos, o dispositivo no analisado como reduo de custo de fabricao, pois sua utilizao fundamental para a realizao da operao, por exemplo, em uma operao de manuseio de materiais em alta temperatura, ou materiais radioativos, temos a necessidade de usar um dispositivo, tipo garra, ou at um manipulador, pois impossvel fazer a operao com as mos, nesses casos importa muito mais o aspecto segurana do que custo. 1.4. CLASSIFICAO Um dispositivo ser classificado de acordo com sua utilizao, pode ser ferramenta, utenslio, componente, acessrio, etc. Para simplificar nosso estudo, vamos classifica-los em duas categorias: dispositivos universais e dispositivos no convencionais.


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1.4.1 DISPOSITIVOS UNIVERSAIS So aqueles que, devido sua grande utilizao, j foram padronizados ou normalizados; so dispositivos que no requerem projeto especfico para uso, e podem ser encontrados venda. So as ferramentas, utenslios e dispositivos tipo morsa, placas de torno, pinas, grampos, etc. 1.4.2 DISPOSITIVOS NO CONVENCIONAIS So aqueles, que pela sua caracterstica de especializao, necessitam de um projeto especfico e so utilizados em peas e operaes especficas, normalmente no so intercambiveis e tem utilizao nica. Esses dispositivos, quando identificada uma utilizao mais ampla, podero ser fabricados em srie e passar a ser dispositivo universal. O ideal conseguirmos fazer dispositivos no convencionais partindo de componentes padronizados, reduzindo o custo pela reutilizao de componentes, por isso importante tentarmos utilizar o mximo de componentes padronizados e normalizados nos projetos de dispositivos. 1.4.3 ALGUNS PONTOS QUE DEVEM SER OBSERVADOS NO ESTUDO DA PEA COM PROPSITO DE PROJETARMOS UM BOM DISPOSITIVO

Antes de projetar o novo dispositivo, verifique a disponibilidade de usar um dispositivo padronizado, mesmo que ele tenha que sofrer algumas adaptaes. Verifique tambm, os dispositivos existentes na fbrica e que podero ser modificados para uso. Projete os dispositivos usando, sempre que possvel, componentes padronizados. A escolha das superfcies de referncia, para o posicionamento, devem obedecer os critrios de cotas e superfcies alternativas, conforme veremos adiante. Utilize as mesmas superfcies de referncia, sempre que possvel, para todas as operaes a serem feitas na pea, eliminando dessa forma os erros acumulativos devido mudana das superfcies de referncia. Os pontos de suporte da pea devem prover o mximo de estabilidade pea. Quando mais de trs pontos tiverem que ser utilizados, os suportes adicionais devem ser passveis de ajustes manuais ( em operaes lentas) ou serem do tipo compensadores. Os pontos de contato com os suportes devem ser to pequenos quanto possvel, porm sem causar danos s superfcies provocados pela fora de fixao ou pela ao das ferramentas. Suportes ou posicionadores precisam ser facilmente substitudos quando desgastados. Colocar os posicionadores fora da rea de coleta dos cavacos, providenciando a fcil sada dos mesmos. Faa localizadores fortes o suficiente para resistir as foras de corte. Utilize posicionadores em Carbide (sinterizado a base de Cobalto) para pea abrasiva. Use no dispositivo tolerancias dentro das relaes 1:3, 1:5 ou 1:10 da tolerncia da operao, j para medio procure utilizar sempre instrumentos com preciso 10 vezes maior que o dimenso a ser medida (relao 1:10). Providencie local para entrada e sada do fludo refrigerante. No esquea dos detalhes de segurana do operador.


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1.5. ELEMENTOS DE UM DISPOSITIVO Para compor um dispositivo, vamos dividi-lo de acordo com o tipo de componente: - Posicionadores - Num dispositivo o componente mais importante, pois responsvel pela qualidade e repetibilidade da operao; - Sujeitadores - Tambm muito importante e responsvel pela manuteno da posio da pea impedindo movimentos indesejveis durante a operao; - Elementos estruturais - Garantem a rigidez do dispositivo, impedem deformaes que prejudiquem a operao; - Guias, barramentos, mancais de rolamento - So os elementos responsveis pelos movimentos controlados entre os componentes do dispositivo; - Elementos auxiliares normalizados - So os parafusos, rolamentos, etc., elementos que no necessitam projeto especial, pois podem ser utilizados conforme encontrados no mercado; - Elementos auxiliares especiais - Fusos, mscaras de furar, buchas guia de broca, etc. Apesar de especiais, muitos so normalizados mas necessitam de uma adequao ao dispositivo; - Sistemas de proteo ao dispositivo ou mquina - Parte importante do dispositivo que visa dar segurana ao mesmo e as mquinas, so protetores contra cavacos, contra respingo de solda, contra respingo de pintura, etc.; - Sistemas de segurana operacional - To importante que faz parte da definio de dispositivo, so protees para o operador como chaves fim de curso, portas de segurana, etc.; - Sistemas automticos - Pneumticos, hidrulicos, eltricos, etc., constituem o aperfeioamento de dispositivos, eliminando operaes manuais; - Sistemas de manipulao - Robs e manipuladores, sistemas de movimentao e transporte, sistemas de medio, automtica e manual; - Sistemas de controle - CNC, CLP, computadores, etc;

Apostila de Tecnologia de Dispositivos 2. POSICIONAR

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A primeira providncia a ser feita com a pea coloc-la em uma posio definida, no dispositivo para que possamos realizar as operaes necessrias, um posicionamento bem feito vai possibilitar uma operao dentro do esperado, j um posicionamento feito de maneira incorreta pode representar uma pea morta. Podemos definir o posicionamento de uma pea como sendo a colocao da mesma numa posio definida em relao ao sistema de referncia adotado, sem que haja necessidade de efetuarse ajustes nesse posicionamento, e podendo o mesmo ser repetido inmeras vezes dentro das necessidades da operao. Para exemplificar, imaginemos o posicionamento de um aluno dentro de uma sala de aula, isso poder ser feito atravs de coordenadas partindo das paredes e do solo, assim, um determinado aluno poder ter uma posio definida na sala atribuindo-se valores a essas coordenadas, 3 metros da parede lateral esquerda, 5 metros da parede frontal, no nvel do solo. Para termos um posicionamento mais correto deveramos acrescentar mais algumas informaes, como: sentado, de frente para o quadro, mos sobre a carteira, etc. Todas essas informaes vo possibilitar a repetio da posio desse aluno sempre que necessrio. Portanto consideremos que o posicionamento perfeito quando a repetibilidade da posio desejada feita dentro do esperado. Adotamos o sistema de referncia de acordo com o tipo de operao a ser realizada, em uma usinagem, podemos considerar o sistema de referncia como sendo o work envelop da mquina. J em uma operao de manipulao podemos considerar o work envelop do manipulador e em alguns casos de transporte, o sistema de referncia pode ser o prdio ou uma unidade fabril. WORK ENVELOP o volume descrito pelo percurso da ferramenta em uma mquina, por exemplo em uma fresadora, a distncia mxima atingida pela ferramenta nos sentidos longitudinal e transversal e na altura da mesma. Em uma operao de frezamento devemos tomar como referencial esse work envelop, fazendo com que as peas fiquem posicionadas dentro do campo de ao da mquina. No exemplo acima, o sistema de referncia adotado foi a sala de aula, j se quisermos posicionar o aluno na escola, bastar informarmos a sala e o prdio que ele se encontra, outras informaes de posicionamento, como se ele est sentado ou no, so irrelevantes ao caso. Da mesma forma que se quisermos saber a posio de algum em viagem pelo pas, bastar informar o Estado e a Cidade que ele se encontra para completar a informao, ou seja, a escolha do sistema de referncia a ser adotado est relacionada com o tipo de operao a ser feita, a preciso necessria e o nvel de informaes que satisfaro a repetibilidade do posicionamento dentro de um regime de produo seriada. O estudo do posicionamento deve levar em considerao que a operao seja feita de forma rpida e segura evitando-se a possibilidade de termos vrias posies para a mesma pea no dispositivo, pois apesar da importncia do posicionamento da pea na qualidade da operao, ele sozinho no agrega valor ao produto, somente agrega custo. 2.1. PRINCPIOS DA LOCAO A locao da pea o primeiro e mais importante passo do projeto de um dispositivo, ela requer constante e total ateno do projetista. Nunca devemos esquecer que o propsito do dispositivo locar, suportar, sujeitar a pea e garantir essa condio a todas as demais peas do lote a ser produzido. Em muitos dispositivos, so projetados pequenos detalhes que impedem a colocao errada da pea no dispositivo, isso chamado pokayoke que uma palavra japonesa que significa prova de erros. A utilizao desses recursos, visam aumentar a segurana da operao e principalmente aumentar a produtividade, eliminando a necessidade do operador pensar e decidir no posicionamento da pea. 2.2. GRAUS DE LIBERDADE Uma pea pode assumir qualquer posio dentro de um sistema de referncia, a liberdade que ela tem de assumir essas posies chamada de graus de liberdade. So seis os graus de liberdade possveis, trs eixos - x, y, z , trs planos - xy, xz, yz. Quando limitamos a liberdade da pea de assumir qualquer posio segundo um eixo ou plano, estamos posicionando a pea nesse eixo ou plano.


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Alguns autores utilizam 12 graus de liberdade x, -x, y, -y, z, -z, xy, -xy, xz, -xz, yz, -yz. 2.2.1 LOCAR Chamamos de locao o posicionamento da pea segundo os eixos : x, y, z.

SEMI LOCAO

Posicionar em relao um eixo. Utilizamos a semi locao, por exemplo, quando vamos realizar operaes de desbaste ou fresamento em peas onde somente importante a dimenso da altura da mesma.

LOCAO Posicionar em relao dois eixos. Na fabricao de um furo passante ou um canal, as medidas importantes so somente duas, posicionamento do furo em dois eixos, ou posicionamento do rasgo e profundidade do mesmo, nesses casos bastar o posicionamento de dois eixos para realizarmos o posicionamento da pea.

Apostila de Tecnologia de Dispositivos-

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LOCAO PLENA Posicionar em relao aos trs eixos. A operao de um furo cego, necessita alm do posicionamento dos eixos do furo, uma cota para a profundidade do mesmo, acarretando no posicionamento em trs eixos.

2.2.2 CENTRAR Quando posicionamos a pea em relao aos planos : xy, xz, yz, chamamos de Centragem. Normalmente, o posicionamento dos planos feito em conjunto com os eixos, somente operaes especficas, como torneamento, requerem posicionamento em relao a planos e no a eixos. SEMI CENTRAGEM Posicionar em relao um plano. No comum a utilizao de somente um plano de posicionamento. CENTRAGEM Posicionar em relao dois planos. Nas operaes de torneamento, citadas acima, feita a centragem da pea na placa, ou seja, feito o posicionamento da pea em relao a dois planos.

CENTRAGEM PLENA Posicionar em relao aos trs planos. Teremos a necessidade da centragem plena, ou seja, em relao aos trs planos em operaes complexas ou em peas com superfcies irregulares. A escolha do grau de liberdade da pea e consequentemente dos eixos e planos que vamos posicion-la, depende da pea e da operao que ser realizada. Uma mesma pea pode ter graus de liberdade diferentes dependendo da operao que ser feita. Adiante veremos alguns exemplos de peas e operaes e seus respectivos graus de liberdade.

2.2.3 HIPERLOCAO A importncia de escolhermos corretamente os graus de liberdade faz com que tenhamos uma otimizao no projeto do posicionador, se tivermos menos posicionadores que o necessrio, ou colocarmos erradamente, teremos dificuldade na produo seriada da pea, tambm a colocao excessiva de posicionadores pode trazer uma hiperlocao, que ocorre quando fazemos a utilizao de um nmero excessivo de eixos ou planos de posicionamento, conforme o exemplo abaixo. Portanto devemos sempre ter o nmero exato de posicionadores e nos eixos e planos determinados.

Apostila de Tecnologia de DispositivosExemplos de hiperlocao: Exemplo 1:

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Neste caso temos apoio em quatro pontos, o que no garante posicionamento a possvel instabilidade, pois poderei ter apenas trs pontos apoiados e se alternando, o que gera dvida. Exemplo 2: Pea a ser fabricada

No caso da pea ser fabricada com mxima tolerncia da cota A, a pea ser posicionada pela superfcie inferior de A, e se for fabricada com mnima tolerncia da cota B, ela ser posicionada pela superfcie inferior de B, gerando dvidas de posicionamento:


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2.3. SUPERFCIES DE REFERNCIA OU REFERNCIAIS So as superfcies que iremos utilizar para definirmos o posicionamento da pea. Em peas simtricas, cilndricas, comum ter-se o posicionamento em funo da linha de centro, sendo a mesma o referencial nesses casos. Vamos pegar como exemplo a pea abaixo, onde pretendemos fazer um furo cego de dimetro 10 mm. Para posicionarmos a pea no dispositivo, necessitamos escolher onde iremos encostar os elementos que iro dar a posio da pea no dispositivo.

Podemos escolher para o eixo x as superfcies C ou E, para o eixo y as superfcies A ou B e para o eixo z as superfcies D ou F. Essa escolha que estamos fazendo aleatoriamente, deve ser de tal forma que dois projetistas sempre escolham as mesmas superfcies. Ento, no podemos fazer uma escolha aleatria como foi dito, mas devemos seguir alguns critrios.


Pgina 13 2.3.1. REQUISITOS PARA ESCOLHA DA SUPERFCIE DE REFERNCIA OU REFERNCIAL Os requisitos para escolha das melhores referncias para o posicionamento da pea so os seguintes: - Anlise das cotas da pea Define as referncias ideais da pea; - Anlise das tolerncias da pea Define as referncias alternativas da pea; - Anlise dos detalhes de referncia - Entalhes, furos, rasgos, rebaixos (normalmente usamos para posicionamento de planos).

2.3.2. ANLISE DAS COTAS DA PEA Escolha da superfcie de referncia ideal. Quando o projetista elabora uma pea, seja ela para uso final ou um componente de um conjunto, ele apresenta, atravs das cotas, as dimenses que realmente interessam na pea. Deve-se considerar que a superfcie de onde sai a cota do posicionamento da operao o melhor referncial para esse posicionamento, no exemplo dado, as cotas de posicionamento do furo a ser realizado saem das superfcies: - Eixo x = Superfcie E; - Eixo y = Superfcie A; - Eixo z = Superfcie D, e devem ser prioritariamente utilizadas para o posicionamento da pea. 2.3.3. ANLISE DAS TOLERNCIAS DA PEA Escolha da superfcie de referncia alternativa. Em algumas situaes, a utilizao da superfcie determinada pela cota no constitui uma soluo prtica, ou seja, poderamos ter um dispositivo mais barato e prtico utilizando outras superfcies de referncia.

Peguemos o exemplo acima e no eixo y, no lugar de utilizarmos a superfcie A como referncia, utilizemos a superfcie B. Nesse caso, uma parte da tolerncia dada pelo projetista para a profundidade do furo ir ser utilizada na troca da superfcie de referncia, obedecendo a seguinte equao:


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Tol. de Operao a ser feita - Tol. da pea recebida = Nova Tol. de trabalho

y A 10 0 , 2 6 B X0 ,3

No exemplo acima, como a dimenso do furo tem somatria de tolerncia igual a 0,6 mm, e a dimenso entre as superfcies A e B tem somatria de tolerncia igual a 0,4 mm, temos uma nova tolerncia de trabalho igual a 0,6 - 0,4 mm ou seja sobra para a operao 0,2 mm de tolerncia. Devemos observar que ao fazermos essa mudana de referncia, reduzimos a tolerncia final para a operao, pois parte dela estar sendo utilizada nessa troca. Dessa forma devemos tomar cuidado para no inviabilizarmos a operao, aumentando o custo da mesma ou aumentando o ndice de retrabalho e refugo. Tambm temos que observar que no podemos trabalhar com tolerncia zero ou negativa, pois em ambos os casos, j teramos peas mortas antes mesmo de comearmos a operao. - Anlise Detalhada:


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2.3.4. ANLISE DOS DETALHES DE REFERNCIA necessrio a anlise dos detalhes da pea, os quais sejam referncias para o posicionamento da pea. Uma ltima anlise deve ser feita quanto aos detalhes que necessitam de um posicionamento especfico, como rasgos, entalhes, etc. Normalmente essa anlise feita para a definio do posicionamento nos planos de referncia. 2.3.5. SIMBOLOGIA PARA ESTUDO DE DISPOSITIVOS (SIMPLIFICADA) Um mtodo para auxiliar a anlise das peas, a marcao das superfcies que sero utilizadas para que se possa colocar os posicionadores e os sujeitadores. Uma marcao simplificada pode ser apresentada a seguir:

2.3.6. REGRA PARA UTILIZAO DE PONTOS DE CONTATO ENTRE A PEA E O POSICIONADOR (Regra 3-2-1) Uma dica que podemos utilizar sempre, a determinao de pontos, planos e retas de posicionamento conforme a regra abaixo, isso impedir a hiperlocao e garantir o posicionamento correto da pea sempre. 1. eixo - utilizar um plano ou trs pontos ; 2. eixo - utilizar uma reta ou dois pontos; 3. eixo - utilizar um ponto.

Seis pinos restringem nove Cinco pinos restringem oito Trs pinos restringem cinco graus de liberdade. Todas as graus de liberdade. Duplas graus de liberdade. Somente superfcies esto definidas. superfcies esto definidas. uma superfcie est definida. 2.3.7. EXERCCIOS DE ANLISE DE GRAUS DE LIBERDADE:

Apostila de Tecnologia de Dispositivos01 Operao: Fazer furo passante:

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Seqncia para resoluo dos exerccios: 1 - Definir Sistema de referncia; 2 - Definir os graus de Liberdade da pea em relao a operao; 3 - Superfcie de Referncia Ideal; 4 - Superfcie de Referncia Alternativa.

02 Operao: Fazer 1 furo passante:

03 Operao: Fazer 2 furo passante a 90 do primeiro:

Apostila de Tecnologia de Dispositivos04 Operao: Fazer os dois rasgos passantes em uma nica operao:

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05 Operao: Fazer os dois rasgos passantes em duas operaes independentes:


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06 Operao: Fazer furo cego e canal passante em duas operaes independentes, objetivando a escolha da melhor seqncia de trabalho:


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07 Operaes: Fazer os dois furos, dois rasgos passantes e dois rebaixos em operaes independentes, objetivos: realizar todos os estudos de graus de liberdade, superfcie de referrencia ideal e alternativas.

Tolerncia Geral 0,1

Apostila de Tecnologia de Dispositivos08 Exerccio TP1

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2.4. POSICIONADORES So os elementos que em contato com a superfcie de referncia escolhida, posicionam a pea para a operao. So elementos que posicionam e suportam as peas atravs de pontos adequados, de modo que elas no possam ser fletidas por ocasio da sujeio e tambm ofeream tanta resistncia s foras de corte, decorrentes da usinagem, de forma que sejam mantidas sua forma natural e sua posio correta no dispositivo. Podemos divid-los em dois grupos, os Apoios e os Batentes, sendo que as principais diferenas entre eles esto no eixo de utilizao. Os apoios so utilizados para posicionar as peas no eixo y, dessa forma devem ser projetados para suportar o peso das peas, j os batentes so utilizados para posicionar as peas nos eixos x e z. O desenho do posicionador feito em funo da superfcie que far o contato, como regra geral temos que o melhor fazermos o contato com um nico ponto, evitando-se situaes de duplo posicionamento ou mesmo de dvidas no posicionamento. Se a superfcie da pea permitir, por exemplo no posicionamento de uma pea usinada, o contato poder ser atravs de um plano ou uma reta, ficando a regra da seguinte forma: 1. eixo - utilizar um plano ou trs pontos; 2. eixo - utilizar uma reta ou dois pontos; 3. eixo - utilizar um ponto. A preciso necessria para o posicionador deve ser em funo da preciso da operao, sendo 1/10 1/5 da tolerncia da operao. a) Alguns Tipos de Posicionadores so Apresentados a seguir: POSICIONADOR TIPO PLANO POSICIONADOR TIPO CUME

Servem para apoiar superfcies de forma esfrica POSICIONADOR TIPO ESPIGO

Para apoios de superfcies planas POSICIONADOR RGIDO

Para apoios de superfcies de formas cilndricas

Tem uma posio definida no dispositivo e no permitem regulagens .

Apostila de Tecnologia de DispositivosPOSICIONADOR AJUSTVEL

Pgina 22POSICIONADOR BASCULVEL

Podem ser regulados por meio de parafusos ou outros meios, porm devemos prever sistemas que impeam o "ajuste" durante a operao.

So usados quando temos a necessidade de efetuarmos alguma operao na face de contato do dispositivo com a pea.

POSICIONADOR AUXILIAR

Servem para auxiliar a levar as peas posio correta de posicionamento, normalmente so sistemas mveis, e seu acionamento por molas.

b) alguns tipos de posicionadores tipo balancim so apresentados a seguir: Quando no for possvel o apoio em um s ponto, devemos decompor esse em tantos quanto necessrios, procurando manter uma s referncia de posicionamento. O dispositivo que utilizado para essa decomposio chamado Balancim. BALANCIM DE TRS PONTOS BALANCIM DE DOIS PONTOS

Decomposio de um ponto em trs, conforme mostra a figura acima.

A decomposio de um ponto em dois ocorre para o apoio de peas alongadas e serve para melhor distribuir as foras, essa decomposio feita atravs de um balancim.

Apostila de Tecnologia de DispositivosAPOIO DE MAIS DE TRS PONTOS

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1 Apoio

1 Apoio

Podemos usar no mximo trs pontos de apoio para definir um plano, quando houver necessidade da utilizao de mais pontos de apoio, podemos decomp-los conforme mostra a figura.

Apoio decomposto (Balancim de dois

2.5. SISTEMAS AUTO CENTRANTES So sistemas que permitem a localizao da linha de simetria de uma pea, podem ser de um s eixo, como prismas, ou de dois eixos, como as morsas auto centrantes, as placas de trs castanhas e as pinas de ao externa. Sistema auto centrante de 1 eixo

Prisma

Podemos confirmar, atravs da figura acima, o posicionamento de apenas 1 eixo de simetria (eixo X), visto que peas do mesmo lote com variaes de tolerncias em seus comprimentos (L) no tero o mesmo posicionamento em Y. Sistemas auto centrante de 2 eixos

Morsa auto centrante de 4 pontos

Morsa auto centrante de 3 pontos

Placa de 3 castanhas

Pina


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2.6. POSICIONAMENTO POR FUROS O posicionamento de uma pea feita atravs de um furo ou orifcio da pea pode apresentar um erro de posicionamento quando o mesmo for feito com a utilizao de um pino cilndrico como posicionador. Na figura abaixo, podemos observar esse erro de posicionamento. A soluo para esse tipo de ajuste a utilizao de pinos cnicos ( conicidade de 5 7 graus) ou pinas de ao interna, como mostrado nas figuras.

2.6.1. CLCULO DE FOLGA Folga Mnima: Furo Min. - Pino Mx. Folga Mxima: Furo Mx. - Pino Mn. Erro Mximo: 2 x Folga Mxima. Exemplo: do Furo de 10,20 a 10,40 mm (tolerncia de 0,10) Folga Mnima desejada = 0,10 mm Pino de 10,08 a 10,10 mm (regra de 10 vezes mais preciso 0,01) Folga Mn. = 10,2 - 10,10 = 0,1 mm Folga Mx. = 10,4 10,08 = 0,32 mm Erro Mx. = 2 x 0,32 mm = 0,64 mm 2.6.2. POSICIONADORES PARA FUROS USADOS PARA ELIMINAR O ERRO DE POSICIONAMENTO PROVOCADO PELO USO DE PINO CILNDRICO:

Posicionador por furo Tipo Cone ngulo de 5 a 7

Posicionador por furo Tipo Pina interna

Apostila de Tecnologia de Dispositivos2.7. EXERCCIOS DE DE POSICIONADORES: ANLISE DE

Pgina 25 RESTRIO DE GRAUS DE LIBERDADE

Y

X Z O posicionamento da pea se d atravs de pino cnico que desliza sobre o eixo, quando a pea posicionada seu peso vencer a mola inferior e encostar a pea no pino lateral, portanto, o pino cnico encontrar as 2 linhas de simetria do furo eixos Xe Z, enquanto o pino lateral encontrar a posio em Z.

O posicionamento da pea se d atravs de 2 pinos com pontas cnicas que se assemelham a um prisma, portanto, somente uma linha de simetria ser posicionada eixo X

O posicionamento da pea se d atravs do prisma, portanto, somete uma linha de simetria posicionada eixo X. Todos os parafusos e demais componentes so para ajustes de setup. O posicionamento do furo cego da pea se d atravs de um cone seccionado em trs reas de contato menores, portanto, somente duas linhas de simetria sero posicionadas eixos X eZ


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O posicionamento do furo passante da pea se d atravs de uma pina interna, a qual garante duas linhas de simetria - eixos X e Z, j a pea sendo encostada na superfcie inferior garante o posicionamento do eixo Y.

Este dispositivo contem um batente basculante com mola e stop, para facilitar a colocao da pea, sua ponta de contato, no batente fixo, removvel pois a regio mais solicitada do dispositvo, portanto de fcil substituio. Devido a sua construo, se instalarmos um relgio comparador, podemos aferir a circularidade das peas. Quanto a posicionamento no garante nenhuma linha de centro, somente eixo x no encosto da pea.

O posicionamento da pea se d atravs de duplo prisma (morsa auto centrante de 4 pontos) que encontrar as suas 2 linhas de simetria eixos X e Y. O pino C serve somente para manter a pea apoiada, no caso de peas alongadas ou pesadas, antes do seu posicionamento final, pois caso ele mantenha contato com a pea depois da morsa fechada, ocorrer hiperlocao.


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De acordo com os exemplos anteriores, faa a anlise dos dispositivos a seguir: 1261


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1266

1268

1272

Apostila de Tecnologia de Dispositivos 1273

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1273

2.7.1. RESPOSTAS DOS EXERCCIOS SOBRE POSICIONADORES QUANTO A ANLISE DE LIMITAES DE GRAUS DE LIBERDADE (livro Dispositivos de Usinagem)N Exerc. 1253 1254 1255 1256 1257 1258 1259 1260 1261 1262 1263 1264 1265 1266 1267 1268 1269 1270 1271 1272 1273 1274 1275 1276 1277 1278 Posiciona Eixos X X, Y, Z X, Y X X, Y, Z X X, Y Auxiliar em X Auxiliar em X Auxiliar em X Z e auxiliar em X Z e auxiliar em X Y Auxiliar em X Y Auxiliar em Y X, Y Z, Y X, Y Z X, Z X, Z X, Z Pos. Planos N Exerc. 1279 1280 1281 1282 1283 1284 1285 1286 1287 1288 1289 1290 1291 1292 1293 1294 1295 1296 1297 1298 1299 1300 1301 1302 1303 Posiciona Eixos X Apenas Auxiliam X, Z X, Z, Y Z X Z Z Y Y Z Y Z Y, Z Auxiliar em Y X, Y, Z Auxiliar em Y Z XZ Auxiliar em X, Y, Z Y X, Z X, Y XZ Posiciona Planos XY

XZ, YZ, XY

XY, YZ

X

XY ZY XY XY

Apostila de Tecnologia de Dispositivos 3. SUJEIO

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A funo de qualquer dispositivo de sujeio aplicar e manter fora em uma pea, suficiente para resistir a todas as foras de operao, sem que haja alterao na posio da pea em relao ao referncial adotado e sem que haja deformaes permanentes na pea provocado pela fora de sujeio. Temos vrios tipos de componentes mecnicos para sujeio dos quais podemos observar alguns exemplos como o parafuso, que um componente simples, utilizando um plano inclinado que transmite uma fora atravs da transformao do movimento rotativo em um movimento axial; o excntrico que redireciona o movimento rotativo da manivela em um movimento linear fazendo uso da distncia radial varivel do ponto de piv para o ponto de contato; a cunha, que aumenta e muda a direo de uma fora linear por meio de um plano inclinado; o acoplamento de pino de madeira, que aumenta e muda a direo de uma fora linear utilizando os mesmos princpios do excntrico; a alavanca, que transmite e normalmente aumenta uma fora girando uma barra sobre um ponto de giro; o pinho e cremalheira que transfere e aumenta o movimento rotativo de uma engrenagem pinho em um movimento linear da cremalheira. Estes mtodos so combinados frequentemente. O projeto do sujeitador, baseado tanto na simplicidade quanto na utilidade, afeta diretamente os custos totais do produto e permite uma otimizao da produo, melhores qualidades do acabamento da superfcie, e melhoria na vida das ferramentas. A seleo do sujeitador baseada na anlise da pea, da operao e das quantidades a serem produzidas. 3.1. REQUISITOS PARA PROJETO DO SUJEITADOR - A presso dos sujeitadores no deve danificar as peas no ponto de contato; A sujeio da pea (colocao da fora para sujeio) e soltura da mesma, deve ser feita de maneira fcil e rpida; A relao necessria entre pea, localizadores, gages e ferramentas deve ser mantida; Deve-se cuidar da segurana do operador, da pea, do dispositivo e ferramenta antes, durante e aps a operao; O sujeitador deve fazer parte integrante do dispositivo. Sujeitar significa, em resumo: Ligar firme e rigidamente a pea com o dispositivo, atravs da fora aplicada, de forma controlada e mantendo-se o posicionamento da pea. 3.1.1 ESTUDO DE UMA SUJEIO OPERAO: PLAINAMENTO

P Fop Fat Reao

onde; P = f (operao) Fat = Fop (fora resistiva) ento: Fat = P . = Fop horiz P = Fop

Exemplo: Supondo que: Fop=100kgf e =0,1 (dados de tabela, varia de 0,05 a 0,15) Ento:P = 1000 kgf Preciso de uma fora P=1000 kgf para sujeitar uma pea, e na mesma pea ainda posso ter n variveis que podero alterar a fora de operao e consequentemente a fora necessria para sujeio.


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Consideraes de estudo: - Se uma das duas foras, Fat ou Fop, for maior que a outra, haver movimentao da pea no dispositivo. - Devido as variaes da Fop durante a operao, a fora P vai se alterar tambm, e precisa-se controlar isso. - O ideal conseguir uma fora de sujeio que reaja s foras da operao, transformando a fora P de ativa em reativa, com isso ganha-se em produtividade, desempenho e qualidade da sujeio. - Para tal deve-se analisar o sentido das foras atuantes na operao e assim definir onde colocar anteparos (apoios e batentes). - Aps encontrar-se a fora P reativa, escolhe-se o mecanismo que possa aplicar essa fora P na pea.

Momento causado pelas Foph e Fopv P=Foph x a + Fopv x l 2 Dispositivo rgido com este anteparo cria-se uma fora resistiva variao da fora de operao. Fr = Fop3.2. ERROS DE SUJEIO

P

Fopv Foph a Fr l

- ERRO NO CLCULO DA FORA NECESSRIA - Fora (P) aplicada > Resistncia deformao da pea - Deformao permanente da pea Regime plstico do material P Regime elstico Regime plstico

- A Fora (P) deve atuar dentro do regime de deformao elstica do material para no causar danos permanentes na pea. - VARIAO DA FORA APLICADA - Variao por movimento voluntrio - Variao da fora aplicada pela variao da fora manual - ERRO NO PROJETO DO SUJEITADOR - Deformao da pea - Pea solta 3.3. TIPO DE SUJEIO QUANTO A APLICAO DA FORA DE SUJEIO: De acordo com o conhecimento da fora necessria para a sujeio, projeto do sujeitador e variao da fora aplicada, a sujeio pode ser: Sujeio normal - A fora aplicada foi a necessria para a sujeio; Sujeio com fora excessiva - Haver a deformao com danos permanentes pea; Sujeio com fora insuficiente - Pea poder soltar-se, risco de acidente, perda da pea, danos ferramenta, danos ao dispositivo e mquina.

Apostila de Tecnologia de Dispositivos- FORMAS DE SUJEIO - UNILATERAL - BILATERAL

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P P P P P/2 P/2 P/2 P/2

P

P/2 P

P/2

- CENTRADA

- AUTOMTICA Fop P P P b P a Peso da pea P.b = peso . a P = a . peso b P = a (Peso +Fop) b

P

P

3.3. GERAO DA FORA DE SUJEIO - AO POR PRESSO (MECNICA) Normalmente de utilizao intensa nos sistemas tradicionais de sujeio. Gera-se a presso na pea atravs de um elemento. Ex.: fuso (parafuso), excntricos de sujeio, cunha, rampa frontal, grampos. - PNEUMTICA Atuao de pistes pneumticos como elemento de sujeio, vem crescendo a cada ano, devido facilidade de uso e ao baixo custo dos seus componentes. Trata-se do sistema mais utilizados nas automatizaes. - HIDRULICA A atuao de sistemas hidrulicos em sujeies estava restrito em seu uso devido ao alto custo de instalao de bombas, utilizao de componentes no adequados que provocavam vazamentos e outros problemas nos circuitos hidrulicos. Com o surgimento de micro pistes e sistemas mais simples como bombas portteis, est havendo um aumento no uso de hidrulica para sujeio, principalmente em centros de usinagem, mquinas CNC, e FMS (Flexible Manufacturing Sistems). - MOTOR ELTRICO Tem utilizao mais restrita, pois necessitam de controles tipo CLP / CNC para seu uso. Como exemplo de uso temos os motores eltricos de passo e servo motor, largamente utilizados na robtica, manipuladores e em elementos terminais de robos.


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- MAGNTICA Tambm exerce presso mas no diretamente sobre o elemento, mas criando um campo magntico para prender a pea no dispositivo. utilizada em mesas de sujeio de retficas planas tangenciais e transporte de peas, tem como restrio o uso em materiais no metlicos. - VCUO Utilizado em dispositivos para transporte de placas de vidro, papel e outros materiais planos no porosos. No pode ser utilizado em superfcies irregulares devido dificuldade de formao de vcuo. Em uma sujeio caso ocorra perda de ar, o sistema compensa soltando fora de vcuo (presso contrria) dentro de limites. - GRAVIDADE Usa-se o prprio peso da pea para manter o posicionamento. A utilizao se d principalmente para transporte e em equipamentos pesados. - CONGELAMENTO Trata-se de uma tecnologia recente. Consiste na sujeio da pea pelo congelamento uma fina camada lquida (gua ou gel) inserida entre a superfcie de contato da pea com o dispositivo, fazendo com que a pea se mantenha na posio correta durante a sua usinagem. A sua utilizao se d principalmente para materiais delicados como lentes de contato, lmpadas, ou peas de tamanho reduzido. 3.5. SUJEIO RGIDA E ELSTICA - RGIDA Quando os elementos que sujeitam a pea permanecem imveis durante a operao, no havendo nesse sistema nada que possa compensar uma perda de presso/fora na pea, o que pode resultar em pea solta. Exemplo: Parafusos de sujeio, Excntricos, Cunhas, Rampa Frontal, Grampos. - ELSTICA Os elementos de sujeio podem mover-se durante a operao, compensando eventuais perdas de carga e mantendo inalterada a fora de sujeio, no perdendo assim o posicionamento da pea. utilizada em sistemas de alta fora de usinagem, que podem gerar movimentos involunttios devido a essa foras. Exemplo: Cilindros pneumticos e hidrulicos, Molas, Motor eltrico, sistema magntico. 3.6. ELEMENTOS RGIDOS DE SUJEIO 3.6.1. FUSOS Funcionamento: a cada 360 de giro em torno de seu eixo, temos 1 passo sendo gerado em movimento linear. Tendo um passo de 2,5 mm (distncia entre os dois filetes da rosca), para atingir um curso de 10 mm, precisaremos de 4 giros em seu eixo. So elementos de sujeio muito utilizados em dispositivos simples, devido ao baixo custo e a fcil obteno, so elementos normalizados e de especificao fcil. Tem como desvantagens o fato de usarem chaves soltas (nos dispositivos mais simples) e de serem muito lentos para a utilizao em cursos grandes. Para minimizar o problema de lentido em cursos grandes, devemos especificar parafusos com passo de rosca maior, ou com mltiplas entradas, nesse caso teremos um prejuzo na reteno da fora de sujeio. Tambm podemos rever o projeto do dispositivo, reduzindo a necessidade de cursos grandes.


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3.6.2. EXCNTRICOS DE SUJEIO Elemento de sujeio muito prtico devido rapidez no acionamento manual, a possibilidade de utilizar-se grandes cursos, eliminao da chave solta, e possibilidade de acionamento pneumtico ou hidrulico sem grandes problemas de adaptao. Tem como desvantagens, a necessidade de efetuar-se clculos e projetos especficos, e no ser um elemento normalizado podendo ser encontrado em alguns catlogos de fabricantes de dispositivos. Tem um custo de implantao maior que os parafusos. - Tipos de Excntricos de Sujeio Quanto forma Quanto ao tipo de Quanto ao tipo de Quanto ao tipo de construtiva ao no dispositivo acionamento na pea construo do excntrico Circular ou Espiral Trao ou Presso simples duplo triplo disco garfo eixo

A) Excntrico de Sujeio Circular Todo excntrico parte do princpio de girar um disco fora da linha de centro dele, para realizar uma fora P. Para manter a fora necessrio o atrito entre os componentes. Para o excntrico circular o ngulo sempre 180, ento para alterar o ngulo preciso alterar o curso, onde o curso = R r; e a fora P : Q0 l = P.e B) Excntrico de Sujeio Espiral: No excntrico espiral o mais importante a fabricao de um espiral entre o dimetro maior e o menor, conforme mostra o desenho a seguir. Para este tipo de excntrico o ngulo est entre 0 e 360, o que me garante maior versatilidade pois podemos trabalhar com o seu ngulo e tambm o seu curso. Seu curso = R r; e a fora P dada pela seguinte equao: Q l = P e + P 2 h + P 1 d / 2 Onde: P 1 = atrito do excntrico com seu prprio eixo. P 2 = atrito do excntrico com a pea. 0,05< Si < 0,20


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Excntrico Circular de pressoC) Clculo do Excntrico:

Excntrico Espiral de presso

a) Sem atrito Q = Q0 Pe = Q0 l P = l Q0 e

b) Formulao:

Curso = R r r1 = curso x 360 / r1 = (R r) 360 / a = r1 /2 (passo perifrico) c) Com Atrito: tg = a/r sen = e/r cos = h/r

onde e = r sen onde h = r cos

Relao de Transmisso sem considerar o atrito

Apostila de Tecnologia de DispositivosR2 = P2 + (Q + P1)2 P Ql = Pe + P1h + R2 d 2 d) Para liberao: R Q + P1

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Ql + Pe = P1 h + P2 d / 2 Q = -e + 1 h + 2 d / 2 P l

Relao de Transmisso da fora de liberao.

e) Considerando os valores dados: Curso = R r = 6 mm Para 360: r0 = (R r ) x 360 / = 13 mm a= r0 = 2,07 mm 2 tg = a = 0,1045 = 5,97 r1 e = r1 sen = 2,06 mm h = r1 cos = 19,7 mm

= 35% Q 3 Q0 1 = 0,18 2 = 0,05 l = 100 mm r = 16,5 mm R = 22,5 mm = 165 (ngulo de atuao) r1 = e/sen = 19,8 mm d = 12 mm

R=

P 2 + (Q + P 1 ) 2Pe = Q l 3 Q = 3 Pe l

onde Q = 3 Q0 Pe = Q0 l

R=

P 2 + (3

Pe + P 1 ) 2 l

R = P 1 + (3R = P 1,06

2,06 + 0,18 ) 2 100

e R = P 1 + (3 + 1 ) 2 l

Apostila de Tecnologia de DispositivosR = 1,03 x P temos que Ql = Pe + P1h + R2 d / 2 Ql = Pe + P1h + P2 d / 2 Q = e + 1h + 2 d/2 P l R=P com erro de 3%.

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Relao de transmisso da fora de sujeio

f) Autotravamento = Q= 0 Pe = P1 h + P2 d / 2 e = 1 h + 2 d / 2 Si =1 h + 2 d / 2 e Segurana = zero Coeficiente de segurana contra auto liberao 1,5 Si 2,0

g) Dados / Exerccios: curso necessrio = 6mm 1 = 0,18 2 = 0,05 d = 12mm l = 100mm ro = 13mm a = ro = 13 = 2,07 mm 2 2 tg = a , e = r1 sen , h = r1 cos ro P = l Qo e Ql = P.e + P.1.h + P.2.d / 2 R = 1,03 x P para 1 = 0,18 e l = 100mm P= l . Q e + 1.h + 1,03.2 .d / 2 Q = -e + 1 . h + 1,03. 2 .d / 2 P l Rendimento = P / Q P / Q0 Si = 1 .h + 2 .d / 2 De acordo com os dados antriores Si = 1,867 e Obs.: Caso Si no atenda ao especificado, alterar q, curso, R (raio maior). Somente modificar m1 e m2 em ltimo recurso. Posio do excentrico Raio Vetor mm Tg = 2,07 / r ngulo Sen e = r x sen mm Cos h = r x cos P / Q0 P/Q Rendimento excentrico % Q / P Si 0 16,5 0,1255 7,15 0,1244 2,05 0,9922 16,4 48,7 18,8 38,6 1/83 1,59 45 18,1 0,1144 6,53 0,1137 2,055 0,9935 18,0 48,6 17,8 36,6 1/67 1,73 90 19,8 0,1045 5,96 0,1038 2,06 0,9946 19,7 48,5 16,9 34,9 1/56 1,87 135 21,4 0,0967 5,54 0,0965 2,063 0,9953 21,3 48,5 16,1 33,2 1/48 2,01 165 22,5 0,0920 5,27 0,0918 2,065 0,9958 22,4 48,4 15,6 32,3 1/44 2,10

Apostila de Tecnologia de Dispositivosdispositivo

Pgina 38 D)Excntricos de Sujeio Circular/Expiral quanto a forma de ao no

Excntricos de Trao Simples e duplo E) Excntricos de Sujeio Circular/Espiral - quanto ao tipo de acionamento na pea

Excntrico de acionamento simples

Excntrico com 4 pontos de acionamento

Excntrico de acionamento duplo


Pgina 39 F) Excntricos de sujeio Circular/Espiral - quanto ao tipo de construo:

Tipo Disco

Tipo Garfo

Tipo Eixo

3.6.3. CUNHAS DE SUJEIO Uma cunha um plano inclinado mvel que fornece (e deve manter) a fora de sujeio desejada. A cunha no requer grandes foras para sua atuao. Estes fatores so controlados atravs do ngulo da cunha (ngulo de inclinao). O ngulo e as foras da cunha. O diagrama da figura abaixo mostra a fora que age na cunha no instante que sua remoo comea. Supondo-se que a cunha foi introduzida previamente para exercer uma fora de sujeio F2 na pea com uma reao F1 no bloco da cunha. F1 e F2 so foras normais s superfcies de escorregamento. O ngulo menor do alto da cunha . Duas foras de atrito F3 e F4 resistem a remoo da cunha pela trao P. Para um coeficiente de atrito designado por , F3 = F1 e F4 = F2 Porque a soma das foras verticais igual a zero. F2 = F1 cos + F3 sen = F1 (cos + sen ) Tambm, desde que as foras horizontais sejam iguais a zero, P = F3 cos + F4 - F1 sen = F1[ 2 cos + ( 2 1) sen ] Desde que seja pequeno, o muito menor e pode ser desconsiderado, de modo que P = F1(2 cos sen )2

Para valores pequenos de , 2f cos maior do que sen , e uma fora necessria para extrair a cunha. O travamento da cunha ser obtido com um ngulo tal que a fora P seja zero. Quando maior, cos diminui e sen aumenta, reduz-se o travamento at ocorrer a autoliberao da cunha. Nesses casos pode-se aumentar o atrito para obter o travamento esperado.


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Prticas para ngulos de Cunha. O ngulo deve ter uma tangente menor que duas vezes o valor do coeficiente de atrito, se a cunha deve permanecer firmemente. Se o ngulo for pequeno, a fora P para remover a cunha torna-se muito grande. Para um coeficiente de atrito de 0.15, o da Eq.(1) de aproximadamente 16. Com um ngulo de inclinao maior que 16, a cunha tender a autoliberao, tambm na presena de leo e de outras condies de escorregamento, pode cair abaixo de 0.1, e nesses casos um ngulo menor que 10 requerido. Na prtica trabalha-se com um ngulo de inclinao em torno de 7. A eficcia da sujeio da cunha no pode ser exatamente predeterminada, porque o coeficiente de atrito difcil de avaliar. Ele depende de variveis da superfcie da cunha, tais como a presena de leo ou de fluidos de corte e do acabamento e da dureza de sua superfcie. Cunhas com ngulos maiores podem ser usados se um dispositivo de sujeio auxiliar for adequado, como mostrado na figura abaixo

Abaixo alguns exemplos de utilizao de cunha:

Na figura, a ao do grampo dada por uma cunha, como mostrado na vista da seo. Enquanto o punho acionado, ele forado para cima pela ao da cunha, causando a presso descendente na pea.

3.6.4. RAMPAS FRONTAIS Tambm possuem caractersticas de acionamento e travamento semelhante aos excntricos, renem as caractersticas dos excntricos com as cunhas.

curso

Apostila de Tecnologia de DispositivosExemplos de aplicaes:

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3.6.5. MORSA AUTO CENTRANTE Existem diversos tipos de acionamentos de morsas auto centrantes dentre elas: Morsa com rosca esquerda e direita, com 4 pontos de contato ou 3 pontos de contato; Excntrico duplo; Cunha dupla; Rampa frontal dupla; Cone. - Morsas auto centrantes de 4 pontos de contato garantem, alm do posicionamento da pea (com boa superfcie de contato, peas semi acabadas/acabadas), a sujeio dessa mantendo o posicionamento e suportando as foras geradas em sua usinagem. Este o modelo mais comum no uso de morsas auto centrantes, ela usa duplo sistema de prismas acoplados aos fusos de rosca esquerda / direita. Seu uso em posicionamento s garantido atravs do movimento simultaneo, e no mesmo passo, das roscas esquerda/direita, o que garante as duas linhas de simetria das peas, mesmo que dentro de um lote, ocorram variaes de tolerncia em suas superfcies de contato.

Exemplo de morsa auto centrante de 4 pontos - Morsas auto centrantes de 3 pontos tem o seu uso mais restrito, pode vir a ser uma opo quando no se conhece a qualidade da superfcie da pea a ser posicionada, ou numa pea assimtrica. Numa das faces possui um plano de contato e na outra um prisma. Como na morsa de 4 pontos, temos o movimento simultaneo das roscas esquerda / direita, porm, em passos diferentes, caso contrrio uma das linhas de simetria no ser garantida. Segue abaixo o desenho esquemtico de um sistema de morsa auto centrantes de 3 pontos e seu cculo para usinagem do prisma:


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Exemplo de morsa auto centrante de 3 pontos- Clculo do ngulo de inclinao do prisma para garantia do eixo de simetria em X:

em Xa c

emY

Sen = a - passo RD = 2,5 c - passo RE = 3,0 Sen = 2,5 3,0 Sen = 0,833 = 56,5

Rosca Direita (RD)

Rosca Esquerda (RE)

- Exemplos de outros modelos de morsas auto centrantes:

Morsa Auto Centrante tipo cone

Morsa Auto Centrante tipo rampa frontal dupla


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Morsa Auto Centrante Duplo Excntrico

Morsa Auto Centrante Dupla Cunha

3.6.6. GRAMPOS DE SUJEIO A funo dos Grampos de Sujeio aplicar e manter uma fora de sujeio suficiente na pea para suportar todas as foras geradas na usinagem da pea. Existem diversos tipos de grampos de sujeio, sendo sua escolha efetivada em funo da anlise da pea, da operao e da quantidade de peas serem fabricadas (lote de fabricao). Os grampos de sujeio so elementos padronizados, fabricados em escala industrial, dessa forma tem um custo reduzido e so muito utilizados na fabricao de dispositivos manuais. Alguns tipos de grampos tem acionamento pneumtico ou hidrulico, facilitando seu acionamento e possibilitando a automatizao do dispositivo. Os grampos com ao tipo "joelho", necessitam de elementos equalizadores para uma fixao mais precisa e segura. Os grampos podem ser de ao frontal, superior ou trao. Exemplos:

Alguns modelos universais

Grampo Vertical

Grampo Horizontal

Grampo tensor / esticador

Grampo tipo torpedo


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Grampo tipo Joelho

Grampo tipo alicate/sargento

Grampo pneumtico/hidrulico

- A ESCOLHA DO GRAMPO IDEAL DEVE LEVAR EM CONSIDERAO OS SEGUINTES ASPECTOS - Facilidade e rapidez na sujeio e soltura da pea (acionamento fcil do grampo); - Possibilidade de deformao da pea pela ao direta da fora de sujeio gerada pelo grampo; - Oferecer o menor risco ao operador, pea, dispositivo e ferramenta, antes, durante e aps o ciclo de trabalho; - Estar incorporado como parte integrante do dispositivo; - Estar adequado ao sistema de locao, medio e s ferramentas. - FORAS DE SUJEIO EM GRAMPOS EM VRIAS OPERAES O tipo e a quantidade de foras de usinagem atuantes nas peas em diversas operaes devem ser consideradas quando se fizer a escolha dos tipos de grampos de sujeio. Operaes de fresamento induzem vibraes na pea, pela composio de foras ciclcas como o contato e o afastamento da ferramenta de corte durante a operao, os requisitos de sujeio devem ser designados para prevenir que a sujeio seja feita com foras menores que a fora de soltura. Grandes foras de usinagem esto normalmente envolvidas em operaes de fresamento devido a alta taxa de remoo de material; nesse caso, grampos robustos e cuidadosamente locados devem ser usados para sujeitar a pea sem que a mesma sofra distores. Foras de usinagem em operaes de plainamento so menores, e mais uniformes que as foras presentes no fresamento, e os requisitos de sujeio so menores com respeito ao tamanho e resistncia soltura. Em furaes, as foras de sujeio devem exceder a fora torcional da broca. Na solda, considerveis estresses so criados pela expanso e contrao trmica da pea e/ou dispositivo. Para resistir a essas foras e prevenir deflexes ou flambagens, no uso do grampo deve se considerar sua robustez e tambm seleo do material (alta resistncia). Outra considerao que o contato/encaixe entre o grampo e outros elementos do dispositivo devem permitir a expanso e a contrao uniforme entre os componentes. Exemplos de Aplicaes:


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- RELAO DAS FORAS DE TRANSMISSO EM GRAMPOS

W . l1 = P . l2 P = l1 . W

P = l1 . W

l2

l2

P = l1 . W

PW

l2

P>W

P

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