Mini-Projecto · Ferramenta progressiva para uma anilha de reforço
Contexto
A Metalcort, Lda., oficina de estampagem metalomecânica, ganhou uma encomenda de 500 000 anilhas de reforço para um cliente da construção civil: diâmetro exterior Ø50 mm, furo central Ø20 mm, em chapa de aço macio com 2,5 mm de espessura (resistência ao corte τ = 310 MPa). Foste destacado/a para projetar a ferramenta progressiva de duas estações (furação + corte total) que vai produzir esta peça em série.
Trabalhas individualmente ou a pares. O entregável é o projeto completo: cálculos, dimensionamento, desenho de definição da montagem com lista de peças, e o dossiê técnico, incluindo as instruções de segurança para a oficina.
Requisitos
Funcionais
- Cálculo das forças de corte (furação e corte total), extração, expulsão e força total.
- Escolha da prensa de catálogo (63, 100, 160, 250 kN), com margem de segurança justificada.
- Cálculo do passo, da largura da banda e do aproveitamento da fita, com estudo económico do desperdício.
- Cálculo do centro de pressão e posicionamento correto da espiga.
- Definição da folga de corte e aplicação correta (lado matriz / lado punção) às duas estações.
- Verificação da encurvadura de pelo menos uma coluna de guia e da flexão da matriz.
- Verificação de um conjunto de parafusos e um conjunto de pinos de posicionamento.
- Desenho de definição da montagem, com lista de peças e balões de referência.
- Desenhos de fabrico de, no mínimo, a matriz e o punção de corte total, com cotas, folga de corte aplicada no lado correto, tolerâncias geométricas (coaxialidade punção/matriz, perpendicularidade e planeza) e acabamento superficial.
Não-funcionais
- Escolha de materiais e tratamentos térmicos justificada para cada componente principal.
- Toleranciamento dimensional e geométrico coerente com a folga de corte definida.
- Secção de segurança completa: proteções, comando bimanual/cortina ótica, e o procedimento de consignação para montagem, mudança de ferramenta e limpeza.
Fases
Fase 1 · Estudo do componente (2h) Ler os requisitos técnicos da anilha (dimensões, material, série). Definir as duas estações (furação Ø20, corte total Ø50) e o esboço do layout na fita.
Fase 2 · Forças e escolha da prensa (4h) Calcular F_furo, F_corte, F_corte total, F_extração, F_expulsão e F_total. Aplicar a margem de segurança e escolher a prensa de catálogo.
Fase 3 · Passo, banda e centro de pressão (3h) Definir b1 e b2, calcular passo e largura da banda, o aproveitamento e o estudo económico. Calcular o centro de pressão e posicionar a espiga.
Fase 4 · Dimensionamento e folga de corte (3h) Calcular a folga de corte e aplicá-la corretamente às duas estações. Escolher materiais e tratamentos térmicos dos componentes principais. Definir ajustamentos.
Fase 5 · Verificações de resistência (3h) Verificar a encurvadura de uma coluna de guia, a flexão da matriz, e as ligações por parafusos e pinos.
Fase 6 · Desenhos e dossiê técnico (3h) Elaborar o desenho de definição da montagem com lista de peças e balões de referência, e os desenhos de fabrico da matriz e do punção de corte total. Reunir o dossiê técnico com todos os cálculos.
Fase 7 · Segurança e apresentação (2h) Redigir as instruções de segurança da ferramenta (operação e manutenção). Apresentar o projeto à turma.
Critérios de avaliação
| Critério | Peso |
|---|---|
| Forças de corte, extração, expulsão e escolha da prensa | 20% |
| Passo, banda, aproveitamento e centro de pressão | 20% |
| Folga de corte aplicada corretamente e materiais/tratamentos | 20% |
| Verificações de resistência (colunas, matriz, parafusos, pinos) | 15% |
| Desenho de definição, desenhos de fabrico, lista de peças e dossiê técnico | 15% |
| Segurança e apresentação | 10% |
Erros comuns
- Escolher a prensa sem margem de segurança, "porque a força calculada já cabe".
- Colocar a espiga a meio geométrico entre as duas estações, ignorando que as forças são diferentes.
- Trocar o lado da folga de corte entre as duas estações.
- Esquecer de verificar a encurvadura das colunas, só verificando a compressão simples.
- Esquecer de verificar a flexão da matriz sob a carga total, confiando só na verificação das colunas: nesta ferramenta é precisamente a matriz que reprova primeiro.
- Entregar o desenho de montagem sem lista de peças nem balões de referência.
- Entregar só o desenho de montagem, sem os desenhos de fabrico dos componentes a produzir.
- Tratar a secção de segurança como um anexo genérico, sem ligar às tarefas concretas desta ferramenta (montagem, mudança, limpeza).
Bónus (opcional)
- Comparar o aproveitamento da banda com uma disposição alternativa das peças (por exemplo, em duas filas), e calcular o ganho de material.
- Propor uma terceira estação (por exemplo, um pequeno chanfro de bordo) e recalcular o centro de pressão com três forças.
- Especificar o sistema pneumático de alimentação da chapa (cilindro, válvula, fim de curso) para esta ferramenta.
- Estimar o offset de compensação, se a matriz fosse maquinada por erosão de fio com um fio de Ø0,25 mm.
Reflexão
No dossiê final, responde: porque é que o centro de pressão desta ferramenta não fica a meio caminho entre as duas estações? E: se a espessura da chapa aumentasse de 2,5 mm para 3 mm, mantendo o mesmo material, que outros três cálculos deste projeto teriam de ser refeitos, e porquê?