Mini-Projecto · Dispositivo de fixação para uma peça em série curta
Contexto
A oficina "Metalurve, Lda." recebeu uma encomenda de 80 unidades de uma peça em alumínio para um cliente da indústria automóvel: um suporte com uma face de referência plana, dois furos de fixação já executados numa operação anterior e uma cavidade a fresar na face superior, próxima de um bordo. Foste destacado/a para projetar, montar e validar o dispositivo de fixação e aperto que vai segurar esta peça durante a fresagem, garantindo que sai dentro de tolerância, sem marcas de aperto e de forma repetível ao longo das 80 unidades.
Trabalhas individualmente ou a pares. Entregas o dispositivo montado (ou documentado, se a execução física não for possível na oficina da escola), a sua ficha técnica, e o registo do ensaio de maquinação realizado com peças protótipo.
Requisitos
Funcionais
- Análise documentada da peça e da tipologia de dispositivo escolhida (standard, modular ou dedicado), com justificação face à quantidade e à geometria.
- Elementos de localização que restrinjam corretamente os graus de liberdade relevantes, aproveitando os furos já existentes na peça.
- Elementos de suporte adequados ao material (alumínio) e à zona de aperto fora da cavidade a fresar.
- Sistema de aperto dimensionado por cálculo (força de corte, coeficiente de segurança, coeficiente de atrito, número de pontos), com justificação do acionamento escolhido (mecânico, pneumático ou hidráulico).
- Montagem, alinhamento e ensaio de maquinação com pelo menos 2 peças protótipo, com registo de medições.
- Ficha técnica do dispositivo, com instruções de montagem, alinhamento e manutenção.
Não-funcionais
- Respeito pelas normas de segurança e saúde no trabalho e uso de EPI em toda a montagem e ensaio.
- Organização do posto de trabalho durante a montagem, com elementos identificados.
- Dispositivo sem marcas visíveis na peça na zona de acabamento.
- Documentação clara, com desenhos ou esquemas do dispositivo montado.
Fases
Fase 1 · Análise dos requisitos (2h) Ler o desenho da peça, identificar referências, furos existentes e zona proibida de aperto. Caracterizar o tipo de produção (80 unidades) e o material.
Fase 2 · Decisão da tipologia e projeto (3h) Escolher standard, modular ou dedicado, com justificação. Selecionar ou esboçar os elementos de suporte e localização, contando os graus de liberdade restringidos.
Fase 3 · Cálculo das forças (2h) Estimar a força de corte da operação, calcular a força de aperto (Fc, Cs, μ, n) e escolher o sistema de acionamento (mecânico, pneumático ou hidráulico).
Fase 4 · Execução de componentes não standard (4h) Esboçar e, quando aplicável, maquinar pequenos elementos de suporte ou localização não disponíveis em catálogo.
Fase 5 · Montagem e alinhamento (3h) Montar a base, os elementos de localização, suporte e aperto na bancada de preparação. Alinhar com relógio comparador ou apalpador.
Fase 6 · Ensaio de maquinação (4h) Maquinar pelo menos 2 peças protótipo, medir cotas críticas, observar vibração e marcas de aperto, e ajustar o dispositivo até haver repetibilidade.
Fase 7 · Ficha técnica e apresentação (2h) Redigir a ficha técnica (montagem, alinhamento, manutenção) e apresentar o dispositivo e os resultados do ensaio à turma.
Critérios de avaliação
| Critério | Peso |
|---|---|
| Análise dos requisitos e justificação da tipologia | 15% |
| Elementos de suporte e localização (graus de liberdade) | 20% |
| Cálculo e dimensionamento do sistema de aperto | 20% |
| Montagem, alinhamento e ensaio de maquinação | 25% |
| Ficha técnica, segurança e organização do posto de trabalho | 10% |
| Apresentação e defesa das decisões | 10% |
Erros comuns
- Confiar no aperto para posicionar a peça, sem elementos de localização dedicados.
- Esquecer o coeficiente de segurança no cálculo da força de aperto.
- Apertar sobre a zona da cavidade, arriscando colisão com a ferramenta ou marcas visíveis.
- Validar com uma única peça protótipo, sem confirmar repetibilidade numa segunda.
- Escolher um dispositivo dedicado para uma série que não o justifica economicamente.
- Não atualizar a ficha técnica depois de ajustar o dispositivo no ensaio.
Bónus (opcional)
- Substituir o aperto mecânico por um sistema pneumático automatizado, comandado por eletroválvula.
- Introduzir um sistema de paletização simples para reduzir o tempo de troca de peça.
- Calcular o impacto de dividir a força de aperto por 3 pontos em vez de 2.
- Propor uma versão do dispositivo adaptável a uma variante da peça (adaptabilidade).
Reflexão
No dossiê final, responde: porque é que este dispositivo não deveria ser dedicado, apesar de garantir mais precisão? E que evidência concreta do ensaio de maquinação prova que o dispositivo é repetível, e não só que "saiu bem uma vez"?