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Adriano Lopes da simulação CAE ao plano de métodos, conheça a rotina de um item estampado dentro da engenharia

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  • Adriano Lopes

    da simulao CAE ao plano de mtodos, conhea a rotina de um item estampado dentro da engenharia

  • Sumrio

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    Introduo 03

    Passo 1 06

    Passo 2 08

    Passo 3 10

    Passo 4 11

    Passo 5 13

    Passo 6 15

    Passo 7 16

    Passo 8 17

    Passo 9 19

    Passo 10 20

    Passo 11 22

    Sobre o autor 23

  • A melhor definio para simulao de estampagem que j ouvi try-out virtual. At h alguns anos, todo o trabalho realizado pelos projetistas de ferramentas de estampar s estaria validado aps toda a construo e try-out em prensa. Ali, conforme as peas eram obtidas em prensa, sabia-se se o que foi idealizado funcionaria ou no. Muitas vezes eram gastos meses at fazer o conjunto de ferramentas funcionar de maneira a produzir peas de qualidade esttica e dimensional aceitas pelo cliente. Hoje, com a realidade dos softwares de CAE dedicados a simulao de estampagem, essa anlise j possvel enquanto o processo nasce, de forma paralela ao trabalho dos projetistas. O try-out realizado antecipadamente, e uma ideia s vai pra frente aps ser validada e apontada como factvel ainda no projeto. Os ganhos vo alm da antecipao nos prazos. H hoje uma reduo muito significativa no nmero de loopings de correo, ou seja, em reusinagens, matria prima para ensaios e horas de prensa e de ferramenteiros. Mesmo com o aumento de horas em engenharia, os ganhos so bem relevantes.

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    Introduo

  • No que diz respeito a rea automobilstica, praticamente impossvel que um item estampado seja hoje concebido, projetado e manufaturado sem o auxlio da tecnologia do CAE em simulao de estampagem. Os relatrios de simulao so avaliados pelas montadoras com os mesmos critrios e exigncias com os quais so avaliadas as peas fsicas obtidas em prensa. Outra grande colaborao da simulao de estampagem aconteceu na rea de oramentos, que agora podem ser mais rpidos e com menos riscos.

    Apesar de tantos ganhos e benefcios, essa tecnologia no Brasil ainda privilgio de montadoras e grandes estamparias, devido ao custo das licenas de softwares CAE do ramo. Pequenas ferramentarias geralmente se utilizam de softwares menos renomados, ou ainda compram o servio terceirizado. De qualquer forma, a simulao de estampagem hoje marca presena obrigatria nos projetos de estampagem metlica, principalmente nos automobilsticos.

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  • H vrios softwares disponveis hoje no mercado de simulao de estampagem. Dentre eles, dois se consagraram como excelentes solues e lideram o mercado j h alguns anos: O Autoform e o Pam-Stamp. Os dois so realmente os melhores em confiabilidade dos resultados. Os grficos de repuxo, quando gerados corretamente, so muito fiis aos resultados obtidos na prtica. Mas por que eu digo quando gerados corretamente? Ao longo dos anos, tenho dito por onde passei que a simulao de estampagem um processo com muitas variveis. Qualquer parmetro que for inserido incorretamente nos softwares de simulao ou ainda desconsiderado no trabalho, dever influenciar no resultado obtido. Por vezes ouvi casos em que o item estampado no correspondeu ao trabalho de simulao realizado previamente e, portanto, o software no servia. Da mesma forma, por vezes, precisei explicar que o software sempre serve quando utilizado da maneira correta. Se no cercar todas as variveis, no se obter um bom resultado.

    Os melhores softwares disponveis no mercado

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    Anlise da Matemtica

    Conhecendo o processo

    A primeira pergunta que geralmente um iniciante na simulao de estampagem faz quando recebe o modelo matemtico do cliente : por onde eu comeo? Nos captulos a seguir, veremos o caminho completo por onde o trabalho deve seguir, desde o recebimento do modelo matemtico do cliente at a finalizao. Entenda cada captulo como um passo a ser dado no processo do trabalho. Vamos ao passo a passo!

    Como ser estampado? Esse deve ser sempre o ponto de partida para o profissional de simulao CAE, independente se estiver na fase de oramentos ou j na fase de construo, com informaes mais definidas. Na verdade, h um pacote de informaes necessrias para o incio do trabalho. Quanto mais cerc-las no incio, melhor ser o andamento. Essas informaes referem-se, por exemplo, desde lado matemtico a ser utilizado at pr definies como nmero de operaes, prensa e meio de transferizao adotado (tandem, transfer, progressiva etc.).

    PASSO 1

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    O profissional da simulao deve montar um processo, e no apenas operar um software. Ele deve decidir, antes de ir ao software, qual o meio de conformao e cisalhamento que ser utilizado (h um leque de opes diferentes), dever saber lidar com ngulos de corte enquanto ainda modela o repuxo e tambm quando utilizar e quando evitar cunhas e retalhadores, por exemplo. Idealizar como o item ser estampado e levantar informaes que j foram pr definidas so premissas fundamentais. Seja para ferramentas com operaes individuais ou para progressivas, a ideia do processo a ser utilizado o pontap inicial do trabalho.

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    Pr plano de mtodos

    Com a matemtica em mos e uma ideia inicial do processo a ser utilizado, alm de um pacote de informaes levantadas, hora ento de comear o trabalho efetivamente, seja dentro de um software CAD ou no prprio software de simulao CAE utilizado. Deve-se, inicialmente, definir o balano do item. Se for o caso de um item da indstria automobilstica, deve-se respeitar o eixo do carro e criar um tipping point.

    PASSO 2

    ZERO DO CARRO

    X

    Z

    Y

    X

    Y

    X

    Z Z

    Y

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    Feito isso, hora de modelar o repuxo inicial das simulaes. Desde esse primeiro modelamento, necessrio levar em considerao os ngulos de corte e j pr defini-los. Outro aspecto que j deve ser observado a utilizao dos quebra rugas ou esticadores, devendo ser modelados ou, caso se opte por quebra rugas virtuais, deve-se j prepara-los.

    FACA DE CORTE

  • Montagem da matria prima

    Como j mencionei na introduo, o trabalho de simulao de estampagem um processo com muitas variveis, ou seja, so muitos os parmetros que compe uma nica rodada de simulao. Provavelmente, a mais importantes dessas variveis seja a matria prima inserida dentro do software. Um mesmo item estampado apresenta resultados muito diferentes, alterando-se apenas a matria prima no software.

    PASSO 3

    Alguns softwares trazem bibliotecas prprias, mas sempre possvel criar a matria prima conforme necessidade. Para isso, necessrio conhecer quais so as propriedades mecnicas levadas em considerao na montagem do material e tambm em qual rea da norma deseja trabalhar (melhor condio, mdia ou pior condio). preciso tambm considerar a relevncia da anisotropia e o sentido de laminao da bobina. Qualquer um desse fatores, quando no observados, podem - e vo! - modificar o resultado da simulao.

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    Montagem da simulao do repuxo

    Uma vez que se tenha o modelamento do repuxo preparado e a matria prima j montada, inicia-se ento efetivamente a montagem da rodada de simulao. hora ento de configurar os demais parmetros ou variveis que determinam a simulao. Cada uma dessas variveis influenciar diretamente no resultado da simulao, portanto, deve-se conhecer bem como trabalhar com cada uma delas:

    PASSO 4

    Tamanho e posio do blank

    Refinamento

    Fora do prensa chapas

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    preciso tambm definir qual ser a cinemtica da operao a ser simulada. So inmeras opes dentro do software, e cabe ao profissional conhecer os conceitos e definir a melhor estratgia a ser utilizada. Mesmo em uma simples simulao de repuxo, existem vrias possibilidades aplicveis, alm da opo de mais de um repuxo para determinados itens.

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    Solucionando problemas de estampagem

    Uma vez iniciadas as simulaes, comeam tambm as principais intervenes do profissional: solucionar os problemas de estampagem que vo surgindo. Esses problemas no so "privilgios" somente de alguns trabalhos, mas todo e qualquer trabalho de simulao passa por esta fase. Os desafios vo desde limitaes comerciais, como tamanho de blank reduzido at desafios tcnicos como rupturas ou formao de rugas no embutimento. Por vezes, at mesmo as leis da fsica se mostram desafiadoras: um blank que no se acomoda apropriadamente em um repuxo por interferncia da gravidade ou ainda um retalho que no sai por falta de ngulo de cada - so apenas alguns exemplos.

    PASSO 5

    rupturas

  • 14

    Para cada um dos inmeros problemas que podem acontecer, h tambm inmeras estratgias que podem ser utilizadas para contorna-los. Essas estratgias e tcnicas devem ser de conhecimento obrigatrio do profissional de simulao de estampagem, afinal de contas, o seu trabalho "tirar a pea", ou seja, apresentar um processo que seja factvel e estvel para a produo do seu cliente na estamparia.

    formao de rugas

    formao de rugas

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    Montagem da simulao com recortes

    O profissional de simulao deve preparar as linhas de corte desenvolvidas e as linhas finais, para inseri-las na simulao. fundamental que o profissional saiba trabalhar com diferenas de permetro e conhea conceitos como linha neutra e meios para desenvolver linhas de corte.

    PASSO 6

    Aps obter um repuxo razovel, mesmo que ainda no finalizado, chega o momento de inserir os recortes na simulao. Embora o foco da simulao de estampagem seja a conformao, as linhas de corte tem um papel fundamental na validao do processo simulado, pois influenciam at mesmo no retorno elstico, por exemplo.

    Sobre o tema linha neutra, veja nosso vdeo no

    Youtube. Clique para assistir.

    https://www.youtube.com/watch?v=2soU2hfMcQo&t=123shttps://www.youtube.com/watch?v=2soU2hfMcQo&t=123s

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    Montagem da simulao de calibragem e flangeamento PASSO 7

    At h algum tempo atrs, quando a simulao de estampagem chegou ao Brasil, a grande maioria dos clientes davam-se por satisfeitos apenas com a simulao do repuxo. Com o passar do tempo, esse foco ganhou amplitude, sendo quase impossvel hoje em dia um cliente aceitar que se simule apenas o repuxo - ao meu ver, acertadamente. Essa ento a fase do trabalho em que se simula o ciclo completo do processo idealizado, especificamente operaes de calibragem, dobras, furos extrudados e flangeamento. O conceito de calibragem, entretanto, precisa ser avaliado com muito critrio. As estratgias de calibragem e conteno de retorno elstico modificaram-se com o advento da simulao, e o papel do profissional de simulao de estampagem conhecer esses novos conceitos e aplica-los de forma inteligente.

  • 17

    Validao do processo de estampagem (simulao) PASSO 8

    Aps simulado o ciclo completo e solucionados os problemas de estampagem, chegada a hora ento de validar o processo de simulao. Para isso, alm da anlise da conformao j trabalhada, necessrio tambm analisar todos os grficos resultantes da simulao em ltimo nvel. normal voltar a rodar novas simulaes at "refinar" todo o processo, com a ajuda dos grficos.

    Embora tenhamos posicionado os grficos aqui como um passo de validao, alguns deles so utilizados desde o incio, em paralelo a todas s demais rodadas de simulao.

  • 18

    So muitas as opes de grficos de

    resultados que os softwares

    proporcionam.

  • 19

    Springback e suas compensaes PASSO 9

    Outra grande colaborao que a simulao CAE trouxe aos processos de estampagem, foi a possibilidade de se conhecer - e at de se solucionar - o springback ou retorno elstico de um item antes da fabricao da ferramenta.

    O profissional de simulao deve, aps conhecer o springback do item em simulao, montar uma estratgia de compensao, levando em considerao a transio e o comportamento do springback entre as operaes. necessrio tambm gerar, para usinagem, as superfcies compensadas e as superfcies de assentamento, que sero utilizadas nas operaes que recebem os itens aps sofrerem o retorno elstico.

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    Validao do processo de estampagem (plano de mtodos) PASSO 10

    A essa altura, o trabalho j conta com a simulao em nvel avanado, pr plano de mtodos j traado com modelo do repuxo e linhas de corte em ltimo nvel, punes de flangear ou calibrar e compensaes aplicveis. o momento ento de juntar tudo isso e transformar em um plano de mtodos completo e objetivo.

    Para isso, deve-se atualizar no CAD as superfcies compensadas e linhas de corte desenvolvidas, construir linhas de movimento, analisar diviso de recortes, ngulos para sadas e tamanhos de retalhos. Deve-se tambm criar sangrias de corte e definir vetores para as cunhas, quando houverem. Para finalizar os arquivos do plano de mtodos, o profissional deve inserir detalhes como marcadores de presso, datadores, marcao de reas de calibragem etc.

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    O plano de mtodos finalizado ter ento uma dupla funo: ponto de partida para o projeto da ferramenta e tambm para a programao de usinagem no CAD CAM.

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    Elaborao do relatrio de simulao PASSO 11

    O ltimo passo do trabalho de simulao de estampagem de um item, o relatrio de simulao. Ali esto todas as informaes pertinentes quele processo, desde cargas utilizadas at os grficos gerados. O relatrio um documento essencial para os projetistas das ferramentas que viro, para o CAD CAM e por fim chegando aos ferramenteiros de try-out. Muitas vezes, quando um cliente solicita a simulao que foi feita de um determinado item, ele se refere na verdade a um relatrio. Isso porque geralmente eles no querem os arquivos de simulao, porque no tem nem mesmo como abri-los, j que so de softwares especficos. Tudo isso demonstra a importncia de se finalizar o trabalho de simulao com a elaborao de um bom e completo relatrio, que evidencie possveis problemas de estampagem encontrados e solues propostas.

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    Meu nome Adriano Lopes. Em minha trajetria fui Fresador CNC, Programador CAD-CAM, Projetista de Ferramentas e Coordenador de Engenharia dedicado a Simulao e Processos em uma Estamparia no sul do pas. Sou tambm o idealizador dos Segredos da Simulao e do Blog Repuxando. Acumulei 26 anos de experincia em ferramentaria automobilstica, sendo 9 deles em Simulao de Estampagem.

    Sobre o Autor

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