Mini-Projeto · Conjunto de guiamento coluna-guia/casquilho
Contexto
A oficina de moldes "Molde Certo, Lda." vai produzir um pequeno lote de conjuntos de guiamento para um molde de injeção novo: uma coluna-guia (veio) e um casquilho de guiamento (furo), que deslizam um dentro do outro sempre que o molde abre e fecha. Foste destacado/a para a equipa técnica responsável por especificar as tolerâncias e o acabamento superficial das duas peças, e depois validar o processo de maquinação com um ensaio em protótipo, antes de a produção passar para o resto do lote.
Trabalhas individualmente ou a pares, com acesso ao torno mecânico paralelo, à fresadora, aos instrumentos de metrologia da oficina (paquímetro, micrómetro, calibres, relógio comparador, rugosímetro) e às tabelas da ISO 286.
Requisitos
Funcionais
- Diâmetro de guiamento nominal Ø25 mm, com ajustamento com folga entre o furo do casquilho e o veio da coluna-guia (sistema furo-base).
- Cálculo completo de Dmáx/Dmín (furo), dmáx/dmín (veio), folga máxima e folga mínima, com a classe de tolerância escolhida e justificada.
- Comprimento total da coluna-guia cotado por, no mínimo, três troços em série, com cota de fecho corretamente identificada (entre parênteses, sem tolerância própria).
- Pelo menos duas tolerâncias geométricas (ISO 1101) especificadas e justificadas: uma de forma (sem referência) e uma de orientação ou posição (com referência), com pelo menos um modificador (Ⓜ ou Ⓛ) aplicado e explicado num dos casos.
- Rugosidade (Ra) especificada para, no mínimo, três superfícies de função diferente (guiamento, encosto, não funcional), coerente com a regra Ra ≤ IT/10.
- Ensaio de maquinação: um protótipo de, no mínimo, 5 peças da coluna-guia, medidas e registadas numa folha de cálculo, com análise de tendência.
Não-funcionais
- Ficha de fabrico, ficha de ferramentas e ficha de controlo preenchidas para as duas peças.
- Escolha de instrumento de medição justificada para cada cota crítica, com referência à sua resolução.
- Registo de EPI utilizados e das normas de segurança, ambiente e qualidade aplicadas no posto de trabalho.
Fases
Fase 1 · Análise dos requisitos (2h) Ler o desenho de referência do conjunto de guiamento, identificar cotas funcionais versus cotas de classe geral (ISO 2768), e decidir a classe de tolerância do ajustamento a usar.
Fase 2 · Toleranciamento dimensional ISO 286 (3h) Calcular Dmáx/Dmín do furo e dmáx/dmín do veio, folga máxima e mínima, e classificar o ajustamento. Cotar o comprimento da coluna-guia em cadeia, identificando a cota de fecho.
Fase 3 · Toleranciamento geométrico ISO 1101 (3h) Especificar as tolerâncias de forma, orientação e/ou posição necessárias, escolher referências (datums), e aplicar pelo menos um modificador de máximo ou mínimo de matéria com o respetivo cálculo de tolerância adicional.
Fase 4 · Estados de superfície (2h) Atribuir Ra a cada superfície funcional e não funcional, com justificação face à regra prática Ra ≤ IT/10 e ao processo de maquinação escolhido.
Fase 5 · Preparação e maquinação do protótipo (5h) Preparar o posto de trabalho (fichas de fabrico, de ferramentas e de controlo, EPI), preparar a máquina, e maquinar um protótipo de 5 colunas-guia segundo os parâmetros de corte definidos. Definir e registar na ficha de ferramentas a velocidade de corte, a rotação calculada (n = 1000 · Vc / (π · D)), o avanço por rotação e a profundidade de passe do passe de acabamento, com base nos valores indicativos para o material da coluna-guia.
Fase 6 · Ensaio de maquinação e análise de resultados (3h) Medir as 5 peças com o instrumento adequado, registar numa folha de cálculo, comparar com dmáx/dmín, identificar tendências (por exemplo, desgaste de ferramenta) e propor correções.
Fase 7 · Validação e apresentação (2h) Corrigir o processo se necessário, confirmar a montagem real de uma peça do protótipo com um casquilho de referência, validar o processo, e apresentar o dossiê à turma.
Critérios de avaliação
| Critério | Peso |
|---|---|
| Análise de requisitos e escolha da classe de tolerância | 15% |
| Toleranciamento dimensional ISO 286 (ajustamento, cadeia de cotas) | 20% |
| Toleranciamento geométrico ISO 1101 e modificadores | 20% |
| Estados de superfície coerentes com a função | 10% |
| Ensaio de maquinação, análise de resultados e validação | 20% |
| Segurança, qualidade, dossiê e apresentação | 15% |
Erros comuns
- Cotar individualmente (ISO 286) todas as cotas da peça, incluindo as que não são funcionais, em vez de deixar a maioria na classe geral (ISO 2768).
- Atribuir à cota de fecho da cadeia de cotas uma tolerância própria, contradizendo a soma das cotas de que resulta.
- Escolher uma tolerância geométrica de forma igual ou maior do que a tolerância dimensional da mesma cota.
- Esquecer a referência (datum) numa tolerância de orientação ou de posição.
- Especificar o mesmo Ra em todas as superfícies "para simplificar", sem olhar à função de cada uma.
- Validar o processo com uma única peça medida, ignorando a tendência do lote inteiro.
- Corrigir o diâmetro no torneamento como se o valor a compensar fosse igual no raio e no diâmetro.
Bónus (opcional)
- Repetir o cálculo do ajustamento para um diâmetro de guiamento maior (Ø40 ou Ø60) e comparar como a folga varia com a dimensão nominal.
- Especificar um ajustamento com aperto (H7/p6) para a fixação do casquilho no corpo do molde, com o respetivo cálculo.
- Propor um plano de calibração periódica para os instrumentos usados no ensaio, com periodicidade justificada.
- Calcular a tolerância adicional de posição para dois valores diferentes do furo real, comparando o efeito do modificador Ⓜ.
Reflexão
No dossiê final, responde: porque é que a cota de fecho de uma cadeia de cotas nunca deve levar uma tolerância própria, diferente da que resulta da soma das outras cotas? E, olhando para os resultados do teu ensaio de maquinação, que três decisões tomarias de forma diferente se tivesses de repetir o processo com uma tolerância dimensional ainda mais apertada (por exemplo, IT5 em vez de IT6)?