Sistema de Regulagem Do Esforço de Corte Em Chapas Met Com Variação de Espessuras - Dissertação

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estampagem conformação mecanica

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  • UNIVERSIDADE DE TAUBAT Vicente Jos Fernandes Costa Ferreira

    Sistema de regulagem do esforo de corte em chapas metlicas com variao de espessuras

    Taubat SP 2005

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    UNIVERSIDADE DE TAUBAT Vicente Jos Fernandes Costa Ferreira

    Sistema de regulagem do esforo de corte em chapas metlicas com variao de espessuras

    Dissertao apresentada para obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Mecnica do Departamento de Engenharia Mecnica da Universidade de Taubat. rea de Concentrao: Automao e Controle Industrial Orientador: Prof.Dr.Jos Rui Camargo

    Taubat SP 2005

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    VICENTE JOS FERNANDES COSTA FERREIRA

    SISTEMA DE REGULAGEM DO ESFORO DE CORTE EM CHAPAS METLICAS COM VARIAO DE ESPESSURAS

    Dissertao apresentada para obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Mecnica do Departamento de Engenharia Mecnica da Universidade de Taubat. rea de Concentrao: Automao e Controle Industrial

    Data:.................................................

    Resultado:.........................................

    BANCA EXAMINADORA

    Prof.Dr. Jos Rui Camargo Universidade de Taubat

    Assinatura:...............................................................................................................

    Prof.Dr. Francisco Jos Grandinetti Universidade de Taubat

    Assinatura:................................................................................................................

    Prof.Dr. Jos Geraldo Trani Brando Universidade Estadual Paulista

    Assinatura:................................................................................................................

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    Dedico esta Dissertao a minha noiva, Patrcia, pela pacincia; a meus pais ngelo e Elaine, pelo apoio; e ao meu av Alverne, que na saudade eterna fortaleceu a determinao.

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    AGRADECIMENTOS

    A Deus, pela fora nos momentos mais difceis permitindo sade, sabedoria e perseverana.

    Ao meu orientador Prof. Dr. Jos Rui Camargo, Chefe do Departamento de Engenharia Mecnica pelo total apoio, conhecimento dos assuntos abordados, colaborao, boa vontade, motivao, permisso para uso do laboratrio, os quais foram imprescindveis realizao deste trabalho.

    Aos assistentes do laboratrio Flvio e Joo, pela colaborao e disposio de seu tempo no auxlio de montagem do circuito.

    biblioteca da UNITAU, pelo auxlio na consulta de seu acervo. Aos amigos dson, Fabrcio Kawakami e Nilo Sampaio, pelo incentivo e

    colaborao neste trabalho. Aos tcnicos de manuteno, automao e eltrica da fbrica: Jos Augusto,

    Lourival, Ccero, pelos esclarecimentos daqueles que vivem o prtico no dia- a- dia. Ao Eng.Eduardo Motta da Cunha, diretor da empresa Metta Automao de

    Resende RJ, pela sua colaborao . Ao Sr. Waldemir Amaro, colega de Mestrado, pelas dvidas esclarecidas e auxlio

    nos circuitos.

    A empresa Parker pelo fornecimento dos cilindros pneumticos, pois no seria possvel a realizao do ensaio sem os acessrios principais.

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    LISTA DE SMBOLOS

    Fator de correo (N) C Capacitncia (kg.m2/ N) D Dimetro da matriz (mm) d Dimetro do puno (mm) e Espessura da chapa (mm) E Mdulo de elasticidade (N/mm2) Fc Fora de corte (N) fs Fator de segurana adimensional H Espessura da matriz circular (mm) J Momento de inrcia seo circular (mm4) L Comprimento de flambagem (mm) P Permetro de corte (mm2) p0 Presso inicial (Pa) Pi Presso resultante ( Pa) R Constante universal dos gases ( 8,31 Pa.m3.mol-1.K-1) S rea de flambagem (mm2) ndice de esbeltez adimensional f Carga de flambagem ( N/mm2) C Tenso de cisalhamento (N/ mm2)

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    LISTA DE FIGURAS

    FIGURA 5.1 A DISPOSIO DO CIRCUITO EM BANCADA FIGURA 5.2 O ESQUEMA ELETROPNEUMTICO REALIZADO FIGURA 5.3 BANCADA EXPERIMENTAL FIGURA 5.4 DETALHE DO DISPOSITIVO MEDIDOR E CILINDROS FIGURA 5.5 O PROGRAMA DO CLP PARA A MOVIMENTAO DOS CILINDROS

    52 55 56 56 59

    FIGURA 1.1- CROQUI DA BANCADA DE ENSAIO FIGURA 2.1 ESTAMPO DE CORTE E SUAS PARTES

    15 21

    FIGURA 2.2 GRFICO DA FOLGA DO PUNO COM A MATRIZ 23 FIGURA 2.3 O PUNO EM DETALHE 25 FIGURA 2.4 A MATRIZ CIRCULAR EM DETALHE 26 FIGURA 2.5 BASE E ESTAMPO EM DETALHE 27 FIGURA 2.6 PORTA PUNO E COLUNA GUIA EM DETALHE 28 FIGURA 2.7 VISTA SUPERIOR MONTAGEM DAS BASES 30

    FIGURA 2.8 VISTA TRIDIMENSIONAL DA PUNCIONADEIRA 30 FIGURA 3.1 VISTA TRIDIMENSIONAL DOS ATUADORES ALIMENTA-

    DORES

    34

    FIGURA 3.2 ESQUEMA SENSOR INDUTIVO 35 FIGURA 3.3 VLVULA PROPORCIONAL REGULADORA DE PRESSO PARKER

    36

    FIGURA 3.4 DETECTOR DE ESPESSURA DE CHAPAS 37

    FIGURA 3.5 CROQUI DA DISPOSIO DOS ATUADORES 38 FIGURA 3.6 O ESQUEMA PNEUMTICO DOS ATUADORES 40 FIGURA 3.7 O REL E SEUS CONTATOS 40 FIGURA 3.8 ESQUEMA ELTRICO 41 FIGURA 3.9 O ESQUEMA PNEUMTICO DOS ATUADORES 43 FIGURA 3.10 O ESQUEMA ELTRICO DAS ENTRADAS E SADAS 44 FIGURA 4.1 O DIAGRAMA SEQUENCIAL DA PUNCIONADEIRA 46 FIGURA 4.2 DIAGRAMA LGICO SEQUENCIAL 47

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    LISTA DE TABELAS

    TABELA 2.1 CARACTERSTICAS DOS MATERIAIS DE UM ESTAMPO DE CORTE

    22

    TABELA 3.1 FATOR DE CORREO EM ATUADORES PNEUMTICOS 32 TABELA 3.2 ESPECIFICAO ATUADORES PNEUMTICOS 33 TABELA 3.3 ETAPAS DE MOVIMENTAO DOS ATUADORES TABELA 3.4 ETAPAS DE MOVIMENTAO DOS ATUADORES E SENSORES

    39

    43 TABELA 4.1 ELEMENTOS DE ENTRADA E SADA DO CIRCUITO TABELA 5.1 SEQNCIA DA OPERAO TABELA 5.2 SENSORES E CILINDROS UTILIZADOS

    48

    54 55

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    NOMENCLATURA

    CLP Controlador Lgico Programvel CC Corrente contnua CA Corrente alternada NA Normalmente aberto NF Normalmente fechado UCP Unidade central de processamento PID Aes de controle: Proporcional Integral-derivativo mA Miliampre

    S0 Botoeira de comando S1 Sensor fim de curso 1 S2 Sensor fim de curso 2 S3 Sensor fim de curso 3 S4 Sensor fim de curso 4 S5 Sensor fim de curso 5 S6 Sensor fim de curso 6 S7 Sensor fim de curso 7 S8 Sensor fim de curso 8 S9 Sensor fim de curso 9 Y1 Vlvula solenide 1 Y2 Vlvula solenide 2 Y3 Vlvula solenide 3 Y4 Vlvula solenide 4 K Rel

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    SUMRIO

    LISTA DE SMBOLOS LISTA DE FIGURAS

    LISTA DE TABELAS LISTA DE NOMENCLATURAS

    RESUMO ABSTRACT

    1. INTRODUO 14 1.1 JUSTIFICATIVA 14

    1.2 OBJETIVOS 14 1.3 DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO 15 1.4 REVISO DE LITERATURA 16 2. O PROJETO MECNICO 19 2.1 PROCESSO DE CORTE 19 2.2 ESFOROS DE CORTE E A CARGA DE FLAMBAGEM 19 2.3 ESTAMPO DE CORTE 20 2.3.1 CARACTERSTICAS DOS MATERIAIS 21 2.4 FOLGA ENTRE PUNO E MATRIZ 22 2.5 DESENVOLVIMENTO MECNICO DA PUNCIONADEIRA 23 2.5.1 CLCULO DOS ESFOROS DE CORTE NAS CHAPAS ESCO- LHIDAS

    24

    2.5.2 DIMENSIONAMENTO DOS COMPONENTES MECNICOS 24 2.5.2.1 PUNO 24 2.5.2.2 MATRIZ 25 2.5.2.3 BASE E ESTAMPO SUPERIOR 26 2.5.2.4 PORTA PUNO E COLUNAS -GUIAS 27

    2.5.2.5 PRENSAS CHAPAS, BUCHAS DE GUIAS, TOPES, PS DAS MESAS, SUPORTES DE COLUNA, GUIA CHAPAS, PAINEL DO

    CILINDRO E FIXADORES

    28

    2.5.3 O SISTEMA MECNICO PARA INTERPRETAO DAS ESPESSURAS DE CHAPAS

    29

    2.5.4 A MONTAGEM DA MQUINA E SEU ESBOO TRIDIMENSIO - 30 NAL

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    3. O CIRCUITO ELETROPNEUMTICO 31 3.1 OS ATUADORES PNEUMTICOS E SEU DIMENSIONAMENTO 32 3.2 OS ELEMENTOS SENSORES 34 3.3 A VLVULA PROPORCIONAL REGULADORA DE PRESSO 36 3.4 O DETECTOR DE ESPESSURA DE CHAPAS 37 3.5 A DESCRIO DOS MOVIMENTOS DOS CILINDROS 38 3.6 O ESQUEMA DO CIRCUITO ELETROPNEUMTICO E DEMAIS COMPONENTES

    39

    3.6.1 O CIRCUITO APLICADO COM RELS 39 3.6.2 O CIRCUITO ELETROPNEUMTICO COM O CLP 43 4. O DIAGRAMA SEQUENCIAL 45 4.1 O DIAGRAMA FUNCIONAL DO CIRCUITO 45 4.2 O CONTROLADOR LGICO PROGRAMVEL 49 5. A MONTAGEM DO CIRCUITO EM BANCADA 51 5.1 A COMPOSIO DO CIRCUITO 51 5.2 O ESQUE