Desenvolvimento e Concepção de Ferr amentas de Estampar · 2017. 8. 28. · Desenvolvimento e...

Desenvolvimento e Concepccedilatildeo de

Orientador na Gestamp

Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Mestrado Integrado em Engenharia Mecacircnica

Desenvolvimento e Concepccedilatildeo de Ferramentas de Estampar

Gestamp Aveiro SA

Joatildeo Bruno Rodrigues Fragoso

Relatoacuterio do Projecto Final do MIEM

entador na Gestamp Aveiro SA Eng Nuno Cavaca

Orientador na FEUP Prof Abel Santos



Fevereiro 2011

amentas de Estampar

Nuno Cavaca




ii

Esta tese natildeo foi escrita de acordo com o novo acordo ortograacutefico (Fevereiro 2011)


iii

Resumo

A obtenccedilatildeo de componentes atraveacutes da conformaccedilatildeo de chapa representa um processo de produccedilatildeo importante comummente aplicado na induacutestria automoacutevel Para produzir estes componentes eacute necessaacuteria a produccedilatildeo de ferramentas que por sua vez iratildeo incorporar as etapas necessaacuterias para a produccedilatildeo da peccedila assegurando a ausecircncia de fissuras ou outros defeitos Actualmente o ciclo de vida dos produtos tende a diminuir novos materiais satildeo utilizados e difiacuteceis geometrias precisam de ser produzidas Por estas razotildees os projectistas de ferramentas natildeo podem confiar nos meacutetodos convencionais de projecto experiecircncia anterior e foacutermulas empiacutericas devido aos diferentes comportamentos dos novos materiais assim como a complexidade e desafio de novos componentes O uso dos do Meacutetodo dos Elementos Finitos para realizaccedilatildeo de simulaccedilotildees de processos de conformaccedilatildeo de chapa fornece uma eficiente aproximaccedilatildeo aquando do desenvolvimento de um novo componente e da ferramenta necessaacuteria agrave sua produccedilatildeo

Neste trabalho eacute apresentado o uso da simulaccedilatildeo de elementos finitos durante a fase de desenvolvimento de uma ferramenta de estampagem para um determinado componente Ao realizar as simulaccedilotildees os resultados mostraram diversos problemas como excesso de tensotildees que criariam dificuldades em obter com sucesso a peccedila pretendida Tais resultados foram a base para a mudanccedila e melhoria das etapas do processo do componente Incluiacutedas no desenvolvimento do processo a optimizaccedilatildeo da geometria e das dimensotildees de chapa foram tambeacutem consideradas atraveacutes do uso de funccedilotildees especiacuteficas Neste trabalho resultados experimentais satildeo tambeacutem incluiacutedos o que permite a validaccedilatildeo dos resultados das simulaccedilotildees


iv

Development and Conception of Die Tools

Abstract Sheet metal forming of components represents an important production process being commonly applied in the automobile industry To process these components one requires the manufacturing of tools which in turn will incorporate the needed steps to process the part successfully thus assuring no breakages or other defects Nowadays life cycles of products tend to decrease new materials are used and difficult geometries need to be produced For these reasons tool designers may not rely on conventional methods of design by using previous experience and empirical formulas due to different behaviors of new materials as well as complexities and challenges of new components The use of finite element method when performing the simulation of metal forming processes is providing an efficient approach when developing a new component and the corresponding stamping dies needed to its processing

In this work it is presented the use of finite element simulation during the development stage of the stamping dies for a selected component When performing first simulations results have shown a variety of problems like excessive strain which would create difficulties obtaining the part with success Such results were the basis for changing and improving the steps to processing the component Included in the development of the process the optimization of geometry and blank dimensions were also considered by using special functions of the code In this work experimental results will also be included which will allow the validation of presented simulation results


v

Agradecimentos

Agrave Gestamp Aveiro SA pela disponibilizaccedilatildeo das suas instalaccedilotildees e equipamentos e pelo apoio dado ao projecto

Ao pessoal da Gestamp Aveiro SA que sempre se mostrou disponiacutevel para me ajudar neste projecto com especial apreccedilo agrave equipa do Departamento de Construccedilatildeo de Ferramentas (DCF)

Um agradecimento especial ao Eng Nuno Cavaca pela oportunidade que me concedeu nesta equipa pelo apoio e incentivo e pelos conhecimentos transmitidos

Ao Professor Abel Santos pelo envolvimento e pela orientaccedilatildeo que me permitiram um significativo melhoramento do trabalho realizado

Um forte agradecimento a todos os meus amigos que me acompanharam ao longo deste curso

Um obrigado agrave Argyro pelo apoio e bons momentos que partilhou comigo

O maior dos agradecimentos agrave minha famiacutelia em especial aos meus pais por todo o apoio e contribuiccedilatildeo para toda a minha formaccedilatildeo


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Iacutendice

1 Introduccedilatildeo 1

11 Apresentaccedilatildeo da Gestamp Aveiro SA 1

12 O Projecto na Gestamp Aveiro SA 2

13 O trabalho desenvolvido na Gestamp Aveiro SA 3

14 Organizaccedilatildeo do Relatoacuterio 4

2 Fundamentos da conformaccedilatildeo plaacutestica de chapas 5


22 Corte 6

23 Dobragem 7

24 Embutidura 8

25 Modos deformaccedilatildeo 8

26 Prensas 9

261 Prensas Mecacircnicas 10

262 Prensas Hidraacuteulicas 10

263 Caracteriacutesticas Comuns 11

2631 Estrutura 11

26311 Colo de Cisne 11

26312 Duplo Montante 11

2632 Corrediccedila 11

27 Sistemas de alimentaccedilatildeo 12

28 Ferramentas 13

29 Extracccedilatildeo de Resiacuteduos 14

210 Lubrificaccedilatildeo 14

211 Componentes Normalizados 17

212 Materiais 20

2121 Anisotropia 20

2122 Encruamento 22

3 Meacutetodo de Elementos Finitos na construccedilatildeo de ferramentas 23

31 Conceitos do programa de elementos finitos utilizado 25

311 Definiccedilatildeo da Geometria 25

312 Concepccedilatildeo dos componentes da ferramenta 25


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313 Definiccedilatildeo de contorno 26

314 Resultados fundamentais a considerar 26

4 Uso do Meacutetodo dos Elementos Finitos no projecto de uma ferramenta de estampar 27

41 Apresentaccedilatildeo da peccedila estampada 27

411 Condiccedilotildees Fiacutesicas de Controlo (CPC) 29

412 Zona de Toleracircncias 30

413 Material 30

42 Apresentaccedilatildeo das etapas de realizaccedilatildeo do componente 30

421 Primeira Operaccedilatildeo ndash Corte furaccedilatildeo e marcaccedilatildeo 32

422 Segunda Operaccedilatildeo ndash Corte dobragem das janelas e embutidos 35

423 Terceira Operaccedilatildeo ndash Estampagem das abas e das nervuras 36

424 Quarta Operaccedilatildeo ndash Estampagem das faces laterais 38

425 Quinta Operaccedilatildeo ndash Furaccedilatildeo lateral e separaccedilatildeo 40

43 Apresentaccedilatildeo do trabalho de simulaccedilatildeo realizado 40

431 Definiccedilatildeo das dimensotildees do esboccedilo (chapa inicial) 40

432 Definiccedilatildeo do contorno do planificado 42

4321 Contorno das janelas 42

43211 Preparaccedilatildeo da simulaccedilatildeo 42

43212 Verificaccedilatildeo dos resultados intermeacutedios da simulaccedilatildeo 47

43213 Inicio do processo de definiccedilatildeo do contorno (operaccedilatildeo de trim) 48

43214 Resultados da operaccedilatildeo de trim 49

4322 Contorno exterior da peccedila 50

4323 Notas complementares 53

433 Simulaccedilatildeo Completa de Todo o Processo de Estampagem 54

4331 Primeira Operaccedilatildeo ndash Corte e furaccedilatildeo 54



4334 Soluccedilotildees para o problema da aba das janelas 58

43341 Alteraccedilatildeo do posicionamento da dobragem das janelas 58

43342 Reduccedilatildeo do acircngulo da preacute-dobragem 59

43343 Remoccedilatildeo da preacute-dobragem 60


43351 O efeito do retorno elaacutestico na quarta operaccedilatildeo 63


viii


434 Solicitaccedilatildeo de uma modificaccedilatildeo na peccedila 64

4341 Anaacutelise de diferentes soluccedilotildees e correspondentes resultados 65

4342 Proposta de alteraccedilatildeo da peccedila 68

5 Uso do Meacutetodo dos Elementos Finitos para aprovaccedilatildeo do processo de embutidura de uma peccedila 70

51 Peccedilas esquerda e direita ligadas por uma superfiacutecie longitudinal 71

52 Peccedilas esquerda e direita ligadas por uma superfiacutecie transversal 72

521 Proposta de alteraccedilatildeo de raio de concordacircncia 74

6 Validaccedilatildeo dos Resultados Numeacutericos 75

61 Estampagem Directa com Almofada 76

611 Resultados da Simulaccedilatildeo 76

612 Resultados do ensaio experimental 77

62 Estampagem em duas operaccedilotildees com almofada 79


622 Resultados do Ensaio 80

623 Conclusotildees 81

7 Conclusotildees e perspectivas de trabalho futuro 82

8 Referecircncias e Bibliografia 84

Anexo A - Toleracircncias da peccedila apresentada no capiacutetulo 4 85

Anexo B - Norma de Marcaccedilatildeo do grupo PSA 87

Anexo C - Norma do Porta Caracteres Tipo T 89


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Iacutendice de Imagens

Figura 11- Fachada da Gestamp Aveiro SA [1] 1

Figura 12 - Planta da Gestamp Aveiro SA [1] 2

Figura 13 - Clientes da Gestamp [1] 2

Figura 21- Esquema de uma operaccedilatildeo de corte [2] 6

Figura 22 - Folgas entre punccedilatildeo e matriz [2] 6

Figura 23 - Operaccedilatildeo de dobragem [2] 7

Figura 24 - Operaccedilatildeo de curvado [2] 7

Figura 25 - Deformaccedilatildeo no plano da chapa em funccedilatildeo dos modos de deformaccedilatildeo [6] 8

Figura 26 - Principais modos de deformaccedilatildeo [6] 9

Figura 27 - Prensa mecacircnica de duplo montante 10

Figura 28 - Representaccedilatildeo esquemaacutetica da lubrificaccedilatildeo limite [5] 15

Figura 29 - Estrutura com colunas e pisador [9] 17

Figura 210 - Elementos de guiamento [9] 17

Figura 211- Punccedilotildees normalizados [9] 18

Figura 212 - Elastoacutemeros[9] 18

Figura 213 - Molas Helicoidais [9] 18

Figura 214 - Molas a gaacutes [9] 18

Figura 215 - Carro deslizante [9] 19

Figura 216 - Carro aeacutereo [9] 19

Figura 217 - Recolha de provetes da chapa 20

Figura 218 - Deformaccedilotildees ao longo do provete 21

Figura 31- Relaccedilatildeo custotempo das etapas da concepccedilatildeo de uma ferramenta de estampagem sem a existecircncia de simulaccedilatildeo numeacuterica [10] 23

Figura 32 - Relaccedilatildeo custotempo das etapas da concepccedilatildeo de uma ferramenta de estampagem jaacute com o uso da simulaccedilatildeo numeacuterica [10] 24

Figura 41- 2D do componente em estudo 27

Figura 42 - Vista Isomeacutetrica da Peccedila 28

Figura 43 - Acircngulo entre aba e face lateral (contra-saiacuteda ndash 8869ordm) 28

Figura 44 - Condiccedilotildees fiacutesicas de controlo original da peccedila 29

Figura 45 - Sequecircncia das etapas de realizaccedilatildeo do componente 31

Figura 46 - Robot de transfer utilizado na alimentaccedilatildeo de uma ferramenta da Gestamp Portugal 31


x

Figura 47- Representaccedilatildeo Esquemaacutetica 2D da primeira operaccedilatildeo 32

Figura 48 - 3D da peccedila apoacutes a primeira operaccedilatildeo 32

Figura 49 - Componentes da operaccedilatildeo de corte de uma ferramenta da Gestamp Aveiro 32

Figura 410 - Casquilho usado para guiamento das colunas guia da ferramenta 33

Figura 411- Elemento de guiamento de punccedilotildees com cargas descentradas 33

Figura 412 - Punccedilotildees de marcaccedilatildeo 34

Figura 413 - Peccedila realizada com punccedilatildeo de marcaccedilatildeo 34

Figura 414- 3D da peccedila apoacutes a segunda operaccedilatildeo 35

Figura 415- Representaccedilatildeo Esquemaacutetica 2D da segunda operaccedilatildeo 35

Figura 416 - Representaccedilatildeo Esquemaacutetica 2D da terceira operaccedilatildeo 36

Figura 417 - 3D da peccedila apoacutes terceira operaccedilatildeo 36

Figura 418 - Esquema dos principais componentes da terceira operaccedilatildeo 37

Figura 419 - Esquema da terceira operaccedilatildeo 37

Figura 420 - 3D da peccedila apoacutes quarta operaccedilatildeo 38

Figura 421 - Representaccedilatildeo esquemaacutetica 2D da quarta operaccedilatildeo 38

Figura 422 - Antes e Depois da quarta operaccedilatildeo 39

Figura 423 - Acircngulo entre face lateral e face de topo ( 8672ordm ) 39

Figura 424 - Representaccedilatildeo esquemaacutetica 2D da quinta operaccedilatildeo 40

Figura 425 - Planificaccedilatildeo da peccedila e dimensotildees de chapa necessaacuterias 41

Figura 426 - Peccedila a planificar 41

Figura 427 - Geometria Introduzida para a simulaccedilatildeo da segunda operaccedilatildeo 42

Figura 428 - Matriz utilizada na simulaccedilatildeo da segunda operaccedilatildeo 43

Figura 429 - Matriz da segunda operaccedilatildeo (Projecto) 43

Figura 430 - Cerra-chapas da simulaccedilatildeo da segunda operaccedilatildeo 44

Figura 431 - Punccedilotildees da simulaccedilatildeo da segunda operaccedilatildeo 44

Figura 432 - Menu de escolha do tipo de simulaccedilatildeo 45

Figura 433 - Caracteriacutesticas do material retirado da base de dados do programa 46

Figura 434 - Visualizaccedilatildeo do decorrer da simulaccedilatildeo da segunda operaccedilatildeo 47

Figura 435 - Contorno representativo dos limites de formabilidade da peccedila e respectivas zonas criacuteticas 47

Figura 436 - Pormenor das Janelas 47

Figura 437 ndash Zoom da figura 437 (Esforccedilo maacuteximo da matriz da segunda operaccedilatildeo) 48

Figura 438 - Esforccedilo dos componentes da segunda operaccedilatildeo 48

Figura 439 - Desvios obtidos para as iteraccedilotildees realizadas na operaccedilatildeo de trim 49


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Figura 440 - Geometria da terceira operaccedilatildeo da ferramenta 50

Figura 441 - Componentes da ferramenta da simulaccedilatildeo da terceira operaccedilatildeo 51

Figura 442 - Contorno representativo dos limites de formabilidade da peccedila e respectivas zonas criticas apoacutes a terceira operaccedilatildeo 52

Figura 443 - Desvios obtidos para as iteraccedilotildees realizadas na primeira operaccedilatildeo de trim 52

Figura 444 - Desvios obtidos para as iteraccedilotildees realizadas na segunda operaccedilatildeo de trim 53

Figura 445 - Planificado da peccedila apoacutes a primeira operaccedilatildeo 54

Figura 446 - Esforccedilo de Corte da primeira operaccedilatildeo 54

Figura 447 - Contorno representativo dos limites de formabilidade da peccedila e respectivas zonas criacuteticas apoacutes a segunda operaccedilatildeo 55

Figura 448 - Esforccedilo Necessaacuterio agrave deformaccedilatildeo 56

Figura 449 - Esforccedilo de Corte na segunda operaccedilatildeo 56

Figura 450 - Detalhe do aumento do espaccedilo da matriz para a janela devido agrave preacute-dobragem 57

Figura 451- Chapa pousada na almofada 57

Figura 452 - Defeito na aba da janela 58

Figura 453 - Sequecircncia de deformaccedilatildeo da aba da janela 58

Figura 454 - Addendum simulado 59

Figura 455 - Addendum Real 59

Figura 456 - Resultado da soluccedilatildeo da reduccedilatildeo do acircngulo da preacute-dobragem 60

Figura 457 - Posticcedilo de Calibraccedilatildeo 60

Figura 458 - Contorno representativo dos limites de formabilidade da peccedila e respectivas zonas criacuteticas apoacutes as simulaccedilotildees 61

Figura 459 - Esforccedilo de molas da segunda soluccedilatildeo 61

Figura 460 - Esforccedilo de molas da primeira soluccedilatildeo 61

Figura 461- Sequecircncia do processo da quarta operaccedilatildeo 62

Figura 462 - Peccedila apoacutes simulaccedilatildeo da quarta operaccedilatildeo 63

Figura 463 - Retorno Elaacutestico da peccedila 63

Figura 464 - Esforccedilos de corte da quinta operaccedilatildeo 64

Figura 465 - Modificaccedilatildeo exigida pelo cliente final 65

Figura 466 - Almofada existente 65

Figura 467 - Almofada necessaacuteria para efectuar alteraccedilatildeo 65

Figura 468 - Qualidade superficial da peccedila 66

Figura 469 - Enrugamento observado apoacutes a realizaccedilatildeo dos novos embutidos na almofada 66

Figura 470 - Contorno representativo dos limites de formabilidade da peccedila e respectivas zonas criacuteticas apoacutes primeiras estampagens na almofada 67


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Figura 471 - Forccedila de molas necessaacuteria 67

Figura 472 - Espessuras obtidas nos novos embutidos 68

Figura 473 - Proposta Gestamp Aveiro 68

Figura 474 - Contorno representativo dos limites de formabilidade da peccedila e respectivas zonas criticas da peccedila proposta pela Gestamp Aveiro 69

Figura 475 - Espessuras obtidas na proposta de modificaccedilatildeo 69

Figura 51 - Peccedila 914+915 70

Figura 52 - Punccedilatildeo utilizado na opccedilatildeo das peccedilas ligadas por uma superfiacutecie longitudinal 71


Figura 54 - Punccedilatildeo utilizado na opccedilatildeo das peccedilas ligadas por uma superfiacutecie transversal 72

Figura 61 - Desenho 3D da peccedila 75


Figura 63 - Mediccedilatildeo de espessuras da peccedila 77

Figura 64 - Punccedilatildeo do ensaio experimental 77

Figura 65 - Matriz do ensaio experimental 77

Figura 66 - Peccedila obtida no ensaio 78





1 Introduccedilatildeo 11 Apresentaccedilatildeo da Gestamp Aveiro SA

A Gestamp Aveiro SA estaacute inserida no grupo multinacional espanhol Corporacioacuten Gestamp na sua divisatildeo automoacutevel Gestamp Automocioacuten presente em 18 paiacuteses com 68 empresas e 13 centros de investigaccedilatildeo e desenvolvimento (IampD)[1]

Fundada em 1988 com a designaccedilatildeo ldquo Tavol Induacutestria de Acessoacuterios de Automoacuteveis Ldardquo iniciou a actividade de fabrico de componentes metaacutelicos para a induacutestria automoacutevel nesse mesmo ano

Em 2001 ocorre a aquisiccedilatildeo da Tavol pelo grupo Gestamp Automocioacuten passando a denominar-se Gestamp Aveiro SA

A empresa estaacute dividida em seis espaccedilos fiacutesicos A Logiacutestica (1 da figura 12) que conta com uma aacuterea coberta de 4560 m2

A IampD (2) que centra a sua actividade na investigaccedilatildeo e desenvolvimento de produtos e processos de fabricaccedilatildeo esta equipa colabora directamente com outros centros IampD tanto do grupo Gestamp Automocioacuten como tambeacutem dos principais fabricantes automoacuteveis

A Soldadura (3) onde satildeo utilizados dois processos a soldadura por pontos (resistecircncia) e soldadura MIGMAG os equipamentos variam de dimensotildees e complexidade e estatildeo distribuiacutedos numa aacuterea de 5100 m2 onde 40 de um total de 90 postos de trabalho satildeo ceacutelulas robotizadas

Figura 11- Fachada da Gestamp Aveiro SA [1]

1


A Pintura (4) inserida numa aacuterea de 1100 m2 eacute um processo automatizado em linha que possui essencialmente as fases de preacute-tratamento pintura secagem e polimerizaccedilatildeo

A Estampagem (5) sector equipado com prensas mecacircnicas e hidraacuteulicas dedicadas a processos progressivos e tranfers que vatildeo desde as 100 agraves 1250 Toneladas estatildeo distribuiacutedas numa aacuterea total coberta de 5600 m2

A Ferramentaria (6) com uma aacuterea total de 950 m2 daacute capacidade interna de concepccedilatildeo e construccedilatildeo de ferramentas permitindo manter a garantia da qualidade nos processos de estampagem e atribuir uma vantagem competitiva na capacidade de resposta nas necessidades do cliente

Os produtos finais satildeo maioritariamente componentes de reforccedilo estrutural sistemas de impacto crossmembers componentes de eixos componentes de chassis e pedaleiras

12 O Projecto na Gestamp Aveiro SA

O projecto ldquoDesenvolvimento e Concepccedilatildeo de Ferramentas de Estamparrdquo tem comoobjectivo o acompanhamento das fases de construccedilatildeo de uma ferramenta de estadesde a sua fase inicial Pretende-se que este acompanhamento seja feito de uma forme construtiva com o intuito de dar um contributo directo na construccedilatildeo da ferramenta

O projecto estaacute inserido no Departamento de Construccedilatildeo de Ferramentas (DCF) daAveiro SA Por aqui passam todas as fases de construccedilatildeo das ferramentas desde o

Figura 12 - Planta da Gestamp Aveiro SA [1]

Figura 13 - Clientes da Gestamp [1]

2

principal mpagem a criacutetica

Gestamp estudo da


3

peccedila orccedilamentaccedilatildeo projecto materiais equipamentos construccedilatildeo amostras e controlo de qualidade

O estudo inicial da peccedila eacute a primeira etapa da construccedilatildeo da ferramenta e comeccedila quando um cliente envia o projecto da peccedila que pretende ver produzida Eacute entatildeo feito um estudo preacutevio pelos projectistas de como seraacute em termos geneacutericos a ferramenta e se existe capacidade para a produzir Complementarmente com isto eacute realizado um orccedilamento que vai determinar o custo de produccedilatildeo da ferramenta e o preccedilo a apresentar ao cliente

Uma vez adjudicada a ferramenta inicia-se a fase de projecto onde tudo eacute projectado ao pormenor seguindo as exigecircncias do cliente

Agrave medida que o projecto vai sendo validado para execuccedilatildeo comeccedilam a ser maquinados os componentes uacutenicos e encomendados os normalizados

Terminada a construccedilatildeo da ferramenta passa-se agrave fase de amostras que se destinam a obter a aprovaccedilatildeo do cliente

Para aleacutem do controlo final das amostras enviadas ao cliente eacute constante ao longo do processo de construccedilatildeo da ferramenta o controlo rigoroso exercido sobre os componentes da ferramenta

Devido agrave proximidade fiacutesica com o Departamento de Manutenccedilatildeo de Ferramentas (DMF) eacute possiacutevel tambeacutem acompanhar a manutenccedilatildeo de ferramentas Este contacto permite uma melhor interpretaccedilatildeo de algumas soluccedilotildees nomeadamente na fase de projecto jaacute que muitas decisotildees satildeo tomadas com base nas observaccedilotildees e nos conhecimentos adquiridos tendo em conta as posteriores necessidades de manutenccedilatildeo a realizar nas ferramentas

13 O trabalho desenvolvido na Gestamp Aveiro SA

Um projecto deste tipo natildeo seria possiacutevel de executar sem que inicialmente houvesse um periacuteodo de ambientaccedilatildeo A adaptaccedilatildeo consistiu em passar em detalhe por toda a empresa no sentido de compreender o seu funcionamento e conhecer a sua estrutura ao mesmo tempo que permitia tambeacutem uma interiorizaccedilatildeo dos conceitos e terminologias utilizadas Nesse sentido a participaccedilatildeo nas reuniotildees de planeamento do departamento foram uma constante natildeo soacute nesta fase do projecto como ao longo de toda a sua duraccedilatildeo

No sentido de uma colaboraccedilatildeo directa e uacutetil ao departamento definiu-se de seguida como objectivo a compreensatildeo do software de simulaccedilatildeo numeacuterica jaacute existente na empresa o ldquoAutoFormrdquo permitindo assim a posteriori o apoio aos projectistas Esta fase sofreu um atraso consideraacutevel devido a problemas na entrega e instalaccedilatildeo da nova versatildeo do software

Para colmatar esta situaccedilatildeo foram-se elaborando estudos de soluccedilotildees construtivas de componentes assim como a introduccedilatildeo de novos tipos de componentes normalizados Este tipo de estudo teve a sua continuidade ao longo de todo o estaacutegio

Iniciou-se uma fase autodidacta de aprendizagem do software que passou pela leitura e interpretaccedilatildeo de um manual de treino elaborado pela AutoForm onde eram apresentadas as variadas capacidades do programa e de como interpretar os resultados obtidos Para consolidaccedilatildeo dos conhecimentos adquiridos seguiu-se a realizaccedilatildeo de um Workshop com a


4

utilizaccedilatildeo de um manual e um CD fornecidos pela AutoForm no qual se explicava e mostrava de forma didaacutectica o modo de funcionamento do programa

Apoacutes esta fase de compreensatildeo e domiacutenio do programa comeccedilaram a ser feitas pequenas simulaccedilotildees para estudos iniciais de diversas peccedilas A par destes pequenos trabalhos que natildeo permitiam uma exploraccedilatildeo interessante do ponto de vista acadeacutemico foi decidido fazer um estudo mais aprofundado de um dos projectos em fase de iniciaccedilatildeo de projecto de um componente pertencente agrave PSA Peugeot Citroeumln

Ao longo de todo o estaacutegio desenvolveram-se vaacuterios estudos de diferentes peccedilas que permitiram uma evoluccedilatildeo consideraacutevel tanto nos conhecimentos do software como e sobretudo na aacuterea da estampagem

14 Organizaccedilatildeo do Relatoacuterio

O presente relatoacuterio estaacute dividido em sete partes

A fase inicial consiste de uma apresentaccedilatildeo da empresa Gestamp Aveiro SA na qual foi realizado este projecto assim como uma descriccedilatildeo do trabalho pretendido e realizado

Seguidamente satildeo apresentados os conceitos baacutesicos da estampagem onde se aborda o tipo de operaccedilotildees que usualmente se realizam a maquinaria utilizada os diversos conceitos de concepccedilatildeo de ferramentas e componentes normalizados mais utilizados

No terceiro capiacutetulo eacute abordado o uso da simulaccedilatildeo numeacuterica no apoio agrave construccedilatildeo de ferramentas assim como se referem alguns aspectos importantes sobre as simulaccedilotildees

O quarto e quinto capiacutetulos apresentam o trabalho realizado em dois casos praacuteticos distintos O primeiro mostra o trabalho realizado no apoio a aspectos construtivos da ferramenta enquanto que no segundo o trabalho desenvolvido ocorre na fase de preacute-estudo no sentido de definiccedilatildeo do processo de embutidura da peccedila

No sexto capiacutetulo apresenta-se um estudo de validaccedilatildeo de resultados comparando-se os resultados de um caso praacutetico e as correspondentes simulaccedilotildees

No ultimo capiacutetulo satildeo apresentadas as conclusotildees do trabalho e sugeridos temas a desenvolver numa eventual continuidade deste projecto


5

2 Fundamentos da conformaccedilatildeo plaacutestica de chapas

21 Introduccedilatildeo

A estampagem consiste na realizaccedilatildeo de um conjunto de operaccedilotildees atraveacutes da deformaccedilatildeo plaacutestica com as quais submetemos uma chapa metaacutelica plana a uma ou mais transformaccedilotildees com o objectivo de obter uma peccedila com uma superfiacutecie natildeo planificaacutevel que possua uma forma geomeacutetrica proacutepria seja esta plana ou oca As peccedilas de forma mais ou menos complexa e irregular mas que apresentam a caracteriacutestica de estar constituiacutedas de material com espessuras quase uniforme podem obter-se mediante uma sucessatildeo de estampagens

As operaccedilotildees do estampado da chapa dividem-se em

1) Cortar 2) Dobrar 3) Embutir

Estas operaccedilotildees satildeo realizadas por meio de dispositivos chamados matrizes ou cunhos em maacutequinas designadas vulgarmente por prensas

O ciclo de estampagem que envolve uma sucessatildeo ordenada de operaccedilotildees tecnoloacutegicas que transformam parte de uma chapa plana numa peccedila com uma forma definida depende de vaacuterios factores que se descrevem de seguida

1ordm) A forma da peccedila a obter impotildee de um modo geral um certo nuacutemero de operaccedilotildees directamente proporcional agrave complexidade da sua forma Isto eacute quanto mais simples eacute a forma de uma peccedila oca mais pequeno eacute o nuacutemero de operaccedilotildees necessaacuterias para obtecirc-la

2ordm) As dimensotildees da peccedila influenciam igualmente o nuacutemero de operaccedilotildees necessaacuterias Quanto mais profunda eacute uma peccedila relativamente ao seu diacircmetro mais operaccedilotildees de estampagem satildeo necessaacuterias

3ordm) A qualidade do material da chapa a trabalhar influencia tambeacutem no nuacutemero de operaccedilotildees para obter a peccedila Um disco de uma determinada chapa que admita um embutido profundo permite a obtenccedilatildeo de uma peccedila com menos operaccedilotildees do que se for produzida com uma chapa de igual espessura e menor plasticidade pois esta admitiraacute um embutido menos profundo

Para efeitos da definiccedilatildeo do ciclo de estampagem estes factores tem que ser considerados todos ao mesmo tempo ainda que natildeo exista uma relaccedilatildeo entre eles

Estes trecircs factores influenciam natildeo soacute a complexidade e dimensatildeo das ferramentas de estampagem mas tambeacutem o tipo de prensas a utilizar

A espessura e a qualidade da chapa determinam se o processo de estampagem a utilizar eacute a frio ou a quente pelo que estas consideraccedilotildees teacutermicas devem ser tidas em linha de conta na fase de definiccedilatildeo do processo

Na fase de estudo das matrizes de estampar devem adoptar-se meacutetodos de trabalho simples e eficazes com os quais se possam obter o maacuteximo rendimento com o miacutenimo de operaccedilotildees No


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entanto muitas vezes segundo a forma e o tipo de peccedila a obter eacute oportuno aumentar o nuacutemero de operaccedilotildees de trabalho com outras operaccedilotildees intermeacutedias [2 3]

22 Corte

O corte eacute uma operaccedilatildeo mecacircnica com a qual utilizando ferramentas especiais apropriadas se consegue separar uma parte metaacutelica de outra obtendo-se instantaneamente uma determinada figura

Esta operaccedilatildeo estaacute ligada a fenoacutemenos de conformaccedilatildeo plaacutestica

Numa primeira fase o punccedilatildeo no seu movimento contra a matriz exerce pressatildeo sobre a chapa comprimindo-a Esta compressatildeo daacute lugar agrave deformaccedilatildeo plaacutestica do material que se encontra entre o punccedilatildeo e a matriz originando uma ligeira concavidade No entanto com a continuaccedilatildeo do movimento do punccedilatildeo ocorre uma transformaccedilatildeo do meio plaacutestico correspondente a uma expansatildeo lateral De seguida num determinado instante o esforccedilo de compressatildeo vai ser igual ao de corte e bruscamente o pedaccedilo de material sob o punccedilatildeo separa-se do resto caindo para o fundo da matriz (Figura 21)

Devido agrave elasticidade do material tecircm lugar reacccedilotildees internas nas fibras cortadas deformadas pela operaccedilatildeo que produzem arrastamento das paredes de deslizamento e originam deformaccedilotildees rugosidades e rebarbas nos bordos Para minimizar estes defeitos satildeo utilizadas algumas teacutecnicas na concepccedilatildeo das ferramentas nomeadamente a incorporaccedilatildeo de um pisador actuado por molas e a utilizaccedilatildeo de folgas adequadas entre punccedilotildees e matrizes ( Figura 22 )

Figura 21- Esquema de uma operaccedilatildeo de corte [2]

Punccedilatildeo

Chapa

Matriz

Disco Cortado

Figura 22 - Folgas entre punccedilatildeo e matriz [2]


Dependendo das toleracircncias e das qualidades superficiais exigidas no projecto da peccedila tal pode obrigar a operaccedilotildees posteriores de calibragem rebarbagem rectificaccedilatildeo ou outro processo de acabamento [2 3]

23 Dobragem

As operaccedilotildees de dobrar e curvar ocupam um lugar importante no ciclo produtivo da estampagem jaacute que muitas peccedilas depois de sofrerem a primeira operaccedilatildeo de corte ou mesmo antes de qualquer operaccedilatildeo satildeo submetidas a uma ou vaacuterias operaccedilotildees deste tipo

Durante estas operaccedilotildees eacute necessaacuterio evitar que a chapa sofra um alargamento pois caso aconteccedila significa uma variaccedilatildeo da espessura da chapa Estas operaccedilotildees consistem em variar a forma de uma peccedila de chapa sem alterar a sua espessura para que todas as secccedilotildees permaneccedilam constantes

Para que natildeo se originem variaccedilotildees de espessura eacute necessaacuterio um estudo racional das ferramentas Na produccedilatildeo de grandes seacuteries e em caso de que um elemento deva sofrer vaacuterias operaccedilotildees seraacute necessaacuterio estudar as fases que podem ser resolvidas por operaccedilotildees muacuteltiplas

A dobragem eacute a operaccedilatildeo mais simples depois do corte

Com esta operaccedilatildeo conseguem-se obter muito bons resultados em construccedilotildees mecacircnicas sempre que se possam empregar uma chapa dobrada como perfil

Neste tipo de execuccedilatildeo devem-se ter em conta os raios de curvatura interiores e a elasticidade do material Estes devem ser maiores ou no miacutenimo iguais agrave espessura da chapa a dobrar com o fim de natildeo estirar excessivamente a fibra exterior e para garantir um bom trabalho de dobragem sem rotura

Concluiacuteda a acccedilatildeo de deformaccedilatildeo que originou a dobragem a peccedila tende a voltar agrave sua forma inicial Este fenoacutemeno deve-se agrave propriedade de elasticidade que os corpos possuem Por este motivo as dobragens satildeo feitas com um acircngulo mais acentuado que o pretendido para que uma vez cessada a pressatildeo e ocorrendo o retorno elaacutestico a peccedila obtenha o acircngulo desejado

Os mesmos tipos de consideraccedilotildees referidos para a dobragem satildeo tambeacutem usados na operaccedilatildeo de curvar Esta operaccedilatildeo distingue-se da dobragem pela sua funccedilatildeo [2 3]

Matriz

Punccedilatildeo

Figura 24 - Operaccedilatildeo de curvado [2]

Figura 23 - Operaccedilatildeo de dobragem [2]

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24 Embutidura

Este eacute um processo para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas por deformaccedilatildeo de chapas metaacutelicas planas De um modo geral as peccedilas obtidas por embutidura os embutidos satildeo caracterizadas por possuiacuterem superfiacutecies natildeo geradas ou natildeo planificaacuteveis Eacute esta carembutidura de outros processos de conformaccedilatildeo plaacutestica tais como a dobragem ou quinagem

Nestas operaccedilotildees obriga-se a chapa plana a tomar a forma aum punccedilatildeo natildeo se devendo teoricamente modifisuperfiacutecie da peccedila produzida tem de ser equivalente agrave da chapa plana utilizada o que natildeo se verifica com exactidatildeo na praacutetica

As ferramentas baacutesicas de um processo de embutidura satildeo classificadas em dois tipos ferramentas de simples efeito

A diferenccedila fundamental entre a ferramenta de simples efeito e a de duplo efeito reside na existecircncia do cerra-chapas na ferramenta de duplo

25 Modos deformaccedilatildeo

Existem dois tipos fundamentais de modos de deformaccedilatildeo em embutidurabull Embutidura por extensatildeo

alongamento positivo (tracccedilatildeo e aumento de comprimento) numa direcccedilatildeo do plano da chapa e um alongamento negativo (compressatildeo e diminuiccedilatildeo de comprimento) na direcccedilatildeo perpendicular agrave anterior

bull Embutidura por expansatildeopositivos (tracccedilatildeo e aumento de comprimento) em todas as direcccedilchapa

Figura 25 - Deformaccedilatildeo no plano da chapa em funccedilatildeo


Este eacute um processo para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas por deformaccedilatildeo de chapas metaacutelicas planas De um modo geral as peccedilas obtidas por embutidura os embutidos satildeo caracterizadas por possuiacuterem superfiacutecies natildeo geradas ou natildeo planificaacuteveis Eacute esta caracteriacutestica que distingue a embutidura de outros processos de conformaccedilatildeo plaacutestica tais como a dobragem ou quinagem

se a chapa plana a tomar a forma aconchegada da matriz por meio de punccedilatildeo natildeo se devendo teoricamente modificar a sua espessura Daqui se deduz que a

superfiacutecie da peccedila produzida tem de ser equivalente agrave da chapa plana utilizada o que natildeo se verifica com exactidatildeo na praacutetica

As ferramentas baacutesicas de um processo de embutidura satildeo classificadas em dois tipos ntas de simples efeito e ferramentas de duplo efeito

A diferenccedila fundamental entre a ferramenta de simples efeito e a de duplo efeito reside na chapas na ferramenta de duplo efeito que eacute a mais utilizada

Modos deformaccedilatildeo

Existem dois tipos fundamentais de modos de deformaccedilatildeo em embutiduraEmbutidura por extensatildeo ndash neste modo de deformaccedilatildeo a chapa sofre um alongamento positivo (tracccedilatildeo e aumento de comprimento) numa direcccedilatildeo do plano da chapa e um alongamento negativo (compressatildeo e diminuiccedilatildeo de comprimento) na direcccedilatildeo perpendicular agrave anterior

Embutidura por expansatildeo ndash neste modo de deformaccedilatildeo a chapa sofre alongamentos positivos (tracccedilatildeo e aumento de comprimento) em todas as direcccedil

Deformaccedilatildeo no plano da chapa em funccedilatildeo dos modos de deformaccedilatildeo [6]


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Este eacute um processo para obtenccedilatildeo de peccedilas ocas por deformaccedilatildeo de chapas metaacutelicas planas De um modo geral as peccedilas obtidas por embutidura os embutidos satildeo caracterizadas por

acteriacutestica que distingue a embutidura de outros processos de conformaccedilatildeo plaacutestica tais como a dobragem ou quinagem

conchegada da matriz por meio de car a sua espessura Daqui se deduz que a

superfiacutecie da peccedila produzida tem de ser equivalente agrave da chapa plana utilizada o que natildeo se

As ferramentas baacutesicas de um processo de embutidura satildeo classificadas em dois tipos

A diferenccedila fundamental entre a ferramenta de simples efeito e a de duplo efeito reside na efeito que eacute a mais utilizada [2 3]

Existem dois tipos fundamentais de modos de deformaccedilatildeo em embutidura neste modo de deformaccedilatildeo a chapa sofre um

alongamento positivo (tracccedilatildeo e aumento de comprimento) numa direcccedilatildeo do plano da chapa e um alongamento negativo (compressatildeo e diminuiccedilatildeo de comprimento) na

neste modo de deformaccedilatildeo a chapa sofre alongamentos positivos (tracccedilatildeo e aumento de comprimento) em todas as direcccedilotildees do plano da

dos modos de deformaccedilatildeo [6]


Os dois modos principais de deformaccedilatildeo em embutidura dependem directamente da acccedilatildeo do cerra-chapas Assim se natildeo existir cerra-chapas ou a pressatildeo deste for insuficiente o modo de deformaccedilatildeo eacute fundamentalmente por extensatildeo figura 215 a) Se a pressatildeo do cerra-chapas for suficientemente elevada de modo a impedir o deslizamento da chapa entre a matriz e o cerra-chapas o modo de deformaccedilatildeo eacute fundamentalmente por expansatildeo figura 215 b) Para conseguir o efeito de bloqueamento eacute vulgar utilizar-se para aleacutem de uma pressatildeo do cerra-chapas saliecircncias na matriz ou no cerra-chapas designados freios que podem restringir ou impedir o deslizamento da chapa

Os dois modos de deformaccedilatildeo em embutidura descritos anteriormente tecircm uma influecircncia determinante na espessura final do produto obtido Assim na deformaccedilatildeo em expansatildeo a espessura final da peccedila (figura 216 b)) eacute necessariamente inferior agrave chapa que lhe deu origem

Na deformaccedilatildeo por extensatildeo como geralmente eacute o caso das paredes laterais e do fundo do embutido ciliacutendrico a espessura destas zonas eacute igual agrave espessura inicial da chapa enquanto que na gola devido agraves tensotildees de compressatildeo existentes na zona a espessura da chapa tende a aumentar (figura 216 a))[7]

26 Prensas

Uma prensa eacute uma maacutequina-ferramenta capaz de fornecer a uma ferramenta a forccedila e a energia necessaacuterias agrave conformaccedilatildeo por deformaccedilatildeo plaacutestica de um elemento de chapa plana para obter uma peccedila com uma forma determinada que se designa por embutido

Uma prensa eacute definida principalmente pela sua forccedila nominal que eacute utilizada para o caacutelculo da rigidez da sua estrutura A forccedila nominal eacute o esforccedilo maacuteximo de resistecircncia que pode opor uma ferramenta e uma chapa a conformar sem risco de deformaccedilatildeo da maacutequina Este esforccedilo determina a natureza das peccedilas a produzir numa determinada prensa

Existem prensas para a alguns aspectos das prensas destinadas a

Estas prensas satildeo cacciona uma corredi

Figura 26 - Principais modos de deformaccedilatildeo [6]

trabalho a frio ou a quente Abordaremos de seguid

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trabalhos a frio de chapas metaacutelicas

onstituiacutedas essencialmente por uma estrutura e um conjunto moacutevel que ccedila ou carro num movimento rectiliacuteneo alternativo


As prensas podem ser classificadas segundo

- A natureza do accionamento

- Prensas mecacircnicas

- Prensas hidraacuteulicas

- A forma da estrutura

- Prensas de duplo montante

- Prensas em colo de cisne

- O tipo de corrediccedila ou carro

- Simples efeito

- Duplo efeito

- Triplo efeito

O controlo das caracteriacutesticas geomeacutetriEstas normas especificam as toleracircnperpendicularidade entre o eixo da cor[4 5]

261 Prensas Mecacircnicas

Nas prensas mecacircnicas o accionamentnormalmente por excecircntrico que imprcorrediccedila

A energia necessaacuteria para o trabalho dde ineacutercia accionado por um motor eleacutec

Durante a operaccedilatildeo o volante de ineacuterciao sistema de biela-manivela e agrave corquando se pretende o deslocamento do

262 Prensas Hidraacuteulicas

Neste tipo de prensas existe um ou hidraacuteulica necessaacuteria ao movimento deconformaccedilatildeo das chapas

Estas prensas dispotildeem de um sistemageral permitem variar o caudal e a presconseguindo-se uma elevada forccedila a ba

Devido agrave sua construccedilatildeo simples nhidraacuteulicas podem ser conseguidas a vaacuterias corrediccedilas e vaacuterios movimenindependentes resultando a sua constonde os mesmos efeitos satildeo conseguido

As prensas hidraacuteulicas permitem trabafacilmente ajustaacuteveis e a forccedila pode se

Figura 27 - Prensa mecacircnica de duplo montante

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cas das prensas estaacute previsto em normas internacionais cias de paralelismo entre a mesa e a corrediccedila a rediccedila e a mesa e a planicidade da mesa e da corrediccedila

o eacute feito por um sistema de biela-manivela designado ime um movimento alternativo de subida e descida da

e conformaccedilatildeo das chapas eacute fornecida por um volante trico

a gira continuamente e o seu movimento eacute transmitido rediccedila atraveacutes de uma embraiagem que eacute accionada mesmo [4 5]

mais cilindros hidraacuteulicos que fornecem a potecircncia subida e descida da corrediccedila para o seu trabalho de

hidraacuteulico mais ou menos elaborada e de um modo satildeo de modo ajustar a velocidade e a forccedila de trabalho ixa velocidade

atildeo existem grandes oacutergatildeos mecacircnicos as prensas um baixo custo Podem tambeacutem ser construiacutedas com tos ou circuitos hidraacuteulicos separados para acccedilotildees ruccedilatildeo muito mais simples que nas prensas mecacircnicas s atraveacutes de mecanismos de cames ou excecircntricos

lhar com cursos maiores que nas prensas mecacircnicas e r constante ao longo de todo o curso


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AS prensas hidraacuteulicas satildeo recomendadas para trabalhos de estampagem profunda sendo pouco recomendaacutevel a sua utilizaccedilatildeo em operaccedilotildees de corte devido ao elevado risco de destruiccedilatildeo do seu sistema hidraacuteulico [4 5]

263 Caracteriacutesticas Comuns

2631 Estrutura

A estrutura das prensas pode ser de dois tipos cole de cisne ou duplo montante

As estruturas em chapa de accedilo maquinadas e soldadas seguidas de tratamento de estabilizaccedilatildeo por aliacutevio de tensotildees substituiacuteram praticamente as prensas com estruturas em fundiccedilatildeo

A dimensatildeo de uma prensa eacute funccedilatildeo das ferramentas com que vai trabalhar A utilizaccedilatildeo de chapas obtidas por oxicorte e posteriormente soldadas tornou-se mais econoacutemica e mais flexiacutevel que a utilizaccedilatildeo de fundiccedilatildeo [4 5]

26311 Colo de Cisne

Esta forma permite um acesso muito faacutecil tanto agrave mesa como agrave corrediccedila e consequentemente agrave ferramenta montada na maacutequina

As prensas em colo de cisne podem ser inclinaacuteveis ateacute 30ordm para traacutes o que permite a evacuaccedilatildeo faacutecil das peccedilas e dos desperdiacutecios por gravidade

Em carga esta estrutura deforma-se elasticamente e provoca um deslocamento angular das duas partes da ferramenta prejudicando o seu bom funcionamento diminuindo a sua longevidade e criando diferenccedilas geomeacutetricas nas peccedilas obtidas Devido a este efeito este tipo de prensas eacute recomendado para utilizaccedilotildees com esforccedilos ateacute 2000KN

Por vezes para minimizar este problema recorre-se ao emprego de tirantes para conferir agrave estrutura uma maior rigidez mas tal diminui o acesso agrave mesa e natildeo resolve por completo o problema [4 5]

26312 Duplo Montante

Este tipo de prensas apresenta uma rigidez muito maior permitindo assim suportar esforccedilos bastante maiores ao qual se junta uma maior precisatildeo nos guiamentos das ferramentas No entanto a presenccedila dos montantes reduz a acessibilidade agrave mesa de trabalho e agrave corrediccedila Estas estruturas utilizam-se para esforccedilos de estampagem superiores a 1000KN

Estas prensas podem ser fabricadas em monobloco quando de pequena dimensatildeo ou em partes separadas devido agraves suas grandes dimensotildees Estes elementos satildeo posicionados atraveacutes de cavilhas e chavetas e apertados com tirantes preacute-tensionados a quente [4 5]

2632 Corrediccedila

Eacute a parte moacutevel que estaacute animada por um movimento alternativo Pode ser em fundiccedilatildeo ou em construccedilatildeo soldada consoante a sua dimensatildeo A sua parte inferior eacute maquinada para garantir a fixaccedilatildeo da parte superior das ferramentas com ranhuras em T para as ferramentas de maior dimensatildeo ou um simples furo central para fixaccedilatildeo de ferramentas de menor dimensatildeo

A corrediccedila eacute guiada por guias que estatildeo solidaacuterias com a estrutura em material poliacutemero anti-fricccedilatildeo ou bronze e constantemente lubrificadas


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A maior parte das prensas que se utilizam actualmente sejam hidraacuteulicas ou mecacircnicas utilizam uma corrediccedila de simples efeito uma vez que o efeito de cerra-chapas obtido com as corrediccedilas de duplo efeito eacute conseguido com a utilizaccedilatildeo de ferramentas que usam molas eou cilindros a gaacutes para o mesmo efeito As prensas com corrediccedila de triplo efeito satildeo de uso exclusivo para peccedilas que necessitem de contra embutidos pouco profundos [4 5]

27 Sistemas de alimentaccedilatildeo

A maioria das operaccedilotildees de prensa pode ser automatizadas pelo que os equipamentos de alimentaccedilatildeo e descarga satildeo utilizados frequentemente mesmo para seacuteries de produccedilatildeo reduzida

Podem distinguir-se dois tipos de equipamentos para alimentaccedilatildeo de prensas

- Equipamentos de alimentaccedilatildeo a partir de bobines ou bandas

- Manipuladores ou robots que transportam as peccedilas de um posto para outro dentro da mesma prensa ou de uma prensa para outra

A alimentaccedilatildeo manual com os perigos daiacute decorrentes eacute muitas vezes limitada agraves segundas operaccedilotildees de peccedilas semi-acabadas

A decisatildeo de automatizar as operaccedilotildees persegue os seguintes objectivos 1- Maacutexima seguranccedila para o operador e para o equipamento 2- Elevados niacuteveis de produtividade quer em seacuteries grandes ou pequenas 3- Aumentar a qualidade dos produtos e diminuir a sucata 4- Reduzir os custos da peccedila final

A forma e a posiccedilatildeo da peccedila antes e apoacutes cada operaccedilatildeo deve ser cuidadosamente estudada para determinar a necessidade de introduccedilatildeo de furos sistemas de guiamento e apoio da peccedila ou manter material extra para facilitar a sua movimentaccedilatildeo e compensar as suas mudanccedilas de geometria

Os equipamentos de manuseamento automaacutetico podem ser agrupados em equipamentos de alimentaccedilatildeo equipamentos de descarga e equipamentos de transfer dentro de uma prensa passando de uma ferramenta para outra ou equipamentos de transferecircncia de peccedilas de uma prensa para outra

A alimentaccedilatildeo de prensas a partir de bobines eacute muito utilizada quando se empregam ferramentas progressivas Ao avanccedilar pelos diferentes estaacutegios da ferramenta a peccedila permanece agarrada agrave banda de chapa e soacute eacute separada na uacuteltima operaccedilatildeo

Estas linhas de alimentaccedilatildeo satildeo constituiacutedas por trecircs equipamentos base

- Desenrolador onde eacute colocada a bobine de chapa desenrolando a chapa conforme o consumo

- Endireitador procede ao endireitamento da chapa removendo as tensotildees agrave chapa e planificando-a atraveacutes da passagem por conjuntos de rolos de accedilo dispostos adequadamente para tal regulaacuteveis em funccedilatildeo das espessuras a alimentar

- Alimentador a cada golpe da prensa introduz a chapa dentro da ferramenta num avanccedilo igual ao passo da ferramenta A alimentaccedilatildeo realiza-se durante a fase inactiva da


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ferramenta quando a prensa se encontra a subir para o Ponto Morto Superior imobilizando-se durante a fase de trabalho da ferramenta

Eacute possiacutevel adquirir os trecircs equipamentos separados mas as grandes velocidades de alimentaccedilatildeo obtidas actualmente com o recurso a servomotores permitiu a sua aglutinaccedilatildeo num uacutenico equipamento com uma enorme economia de espaccedilo uma vez que assim natildeo eacute necessaacuterio prever um buffer de chapa intermeacutedio entre o endireitador e o alimentador Este buffer aleacutem de obrigar a criar um fosso entre os dois equipamentos necessitava que os mesmos estivessem afastados uma distacircncia em metros de 12 vezes a espessura de chapa a alimentar chegando as linhas a ter mais de 10 metros de comprimento contra os actuais 4 metros

Com a utilizaccedilatildeo das linhas de alimentaccedilatildeo de chapa o rendimento da prensa fica apenas limitado pela cadecircncia da prensa nuacutemero de golpes por minuto ou pela capacidade de alimentaccedilatildeo da linha mmin uma vez que o passo da ferramenta iraacute entatildeo determinar o nuacutemero de avanccedilos possiacutevel por minuto [4 5]

28 Ferramentas

A concepccedilatildeo das ferramentas de estampar eacute guiada por vaacuterios aspectos que definem ateacute onde pode ir a sua complexidade e custos inerentes

A dimensatildeo da seacuterie o tipo de material a estampar e a sua espessura a qualidade e a fiabilidade pretendida na peccedila tanto no aspecto como dimensional bem como a sua geometria satildeo factores sempre levados em consideraccedilatildeo quando se trata de dar inicio ao projecto de uma ferramenta

Por outro lado factores caracteriacutesticos da empresa estampadora tecircm tambeacutem que ser levados em linha de conta A cadecircncia pretendida e o equipamento disponiacutevel quer ao niacutevel de prensas quer ao niacutevel dos sistemas de alimentaccedilatildeo e de extracccedilatildeo de desperdiacutecios satildeo factores importantes na definiccedilatildeo do tipo de ferramenta a desenvolver

Levando em consideraccedilatildeo os factores referidos pode-se agrupar as ferramentas segundo o seu tipo em

- Ferramentas para trabalho peccedila a peccedila onde soacute eacute possiacutevel executar uma operaccedilatildeo por cada golpe da prensa Para cada operaccedilatildeo necessaacuteria para a obtenccedilatildeo de uma peccedila tem que existir uma ferramenta Uma vez a produccedilatildeo em curso eacute necessaacuteria a movimentaccedilatildeo das peccedilas de uma ferramenta para a outra ateacute agrave conclusatildeo do processo de fabrico

- Ferramentas progressivas nas quais a chapa entra em banda com alimentaccedilatildeo automaacutetica a partir de bobines ou manual a partir de tiras e vai sendo alvo de sucessivas operaccedilotildees de corte dobragem ou estampagem ateacute aacute obtenccedilatildeo de uma peccedila terminada Por cada golpe da prensa sai uma peccedila

O avanccedilo da alimentaccedilatildeo da chapa eacute definido pelo comprimento da navalha de passo ou pelo proacuteprio alimentador e para evitar erros de posicionamento a ferramenta eacute equipada com pilotos de centramento

-Ferramentas transfer satildeo compostas por vaacuterias ferramentas que executam individualmente uma determinada operaccedilatildeo e que se encontram montadas em sequecircncia normalmente sobre uma base comum


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A alimentaccedilatildeo da chapa pode ser feita automaticamente a partir de bobines ou a partir de formatos e a movimentaccedilatildeo das peccedilas de uma ferramenta para outra eacute realizada por sistemas transfer automaacuteticos ou por robots equipados com sistemas de garras mecacircnicas ou pneumaacuteticos

29 Extracccedilatildeo de Resiacuteduos

As operaccedilotildees de corte produzem sucata ou seja pedaccedilos de material que satildeo separado da peccedila e que natildeo satildeo utilizados A quantidade de sucata produzida atinge quantidades consideraacuteveis

Eacute por isso necessaacuterio que estes desperdiacutecios sejam retirados da aacuterea de trabalho de uma forma raacutepida e organizada para prevenir o atascamento das saiacutedas dos desperdiacutecios na ferramenta

A remoccedilatildeo destes desperdiacutecios deve ser optimizada de forma a afectar ao miacutenimo o desenrolar da produccedilatildeo evitando paragens e consequentes manuseamentos improdutivos que acabam por afectar o bom desempenho da empresa

Para resolver estas situaccedilotildees as ferramentas satildeo pensadas com orifiacutecios de escoamento dos desperdiacutecios tendo em conta as caracteriacutesticas da prensa onde vatildeo trabalhar As prensas podem dispor de rasgos na mesa ou entradas laterais para onde satildeo encaminhados os desperdiacutecios por acccedilatildeo da gravidade sendo frequentemente necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de tapetes transportadores que os conduzem para contentores especiacuteficos ou para sistema colectores instalados no solo por baixo das prensas

210 Lubrificaccedilatildeo

Na conformaccedilatildeo de chapas a frio uma parte muito consideraacutevel da energia mecacircnica absorvida pela deformaccedilatildeo plaacutestica e pelos atritos entre chapa e ferramenta eacute transformada em energia teacutermica

Na maioria das operaccedilotildees de conformaccedilatildeo metaacutelica devido agraves altas pressotildees e agraves baixas velocidades envolvidas a lubrificaccedilatildeo eacute do tipo limite

A lubrificaccedilatildeo limite ou fronteira eacute a forma mais extrema de lubrificaccedilatildeo por filme fino em que toda a carga eacute suportada pelas asperezas lubrificadas por superfiacutecies de filme a niacutevel molecular resultando na sua deformaccedilatildeo plaacutestica e desgaste Outra definiccedilatildeo diz que a lubrificaccedilatildeo limite eacute dada em condiccedilotildees de velocidade de deslizamento baixo entre as superfiacutecies e altas cargas associadas ocorrendo entatildeo um rompimento da camada de oacuteleo que separa as duas superfiacutecies e elas passam a ser separadas apenas por filmes de lubrificante de dimensotildees moleculares

Os lubrificantes natildeo polares tais como os oacuteleos minerais usados normalmente como fluidos lubrificantes tecircm uma aderecircncia insuficiente agraves superfiacutecies metaacutelicas para poderem trabalhar em situaccedilotildees efectivas de lubrificaccedilatildeo limite Por esta razatildeo os lubrificantes polares como oacuteleos e aacutecidos gordurosos sabotildees e ceras satildeo usados como lubrificantes na conformaccedilatildeo metaacutelica A principal funccedilatildeo de um lubrificante limite na estampagem eacute a interposiccedilatildeo entre a chapa e a ferramenta de um filme que minimize o contacto metaacutelico e que seja facilmente


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removido Na estampagem profunda este filme eacute tambeacutem da maior importacircncia para o controle da fricccedilatildeo da chapa contra a matriz e ao longo do pisador ou serra chapas

As moleacuteculas das substacircncias polares na lubrificaccedilatildeo limite formam grupos de longas cadeias de carbono que aderem fortemente agrave chapa e aos componentes da ferramenta provocando a sua orientaccedilatildeo aproximada ao acircngulo do fluxo da chapa na matriz Esta orientaccedilatildeo dos filmes das substacircncias polares que muitas vezes tecircm apenas a espessura de algumas moleacuteculas minimizam o contacto metaacutelico e a fricccedilatildeo e retardam a deformaccedilatildeo plaacutestica das asperezas das superfiacutecies e assim reduzem os riscos de gripagem

As substacircncias que apresentam propriedades de lubrificaccedilatildeo limite em perfeita combinaccedilatildeo satildeo designados por lubrificantes de extrema pressatildeo EP Um destes tipos de lubrificantes conteacutem soacutelidos inorgacircnicos finamente divididos como pigmentos ou agentes mecacircnicos EP que separam fisicamente a chapa da ferramenta A lubrificaccedilatildeo limite de extrema pressatildeo estaacute representada na figura 26 (a) Quando sujeita a uma pressatildeo suficientemente elevada a camada de partiacuteculas soacutelidas eacute comprimida entre algumas asperezas e expulsa permitindo entatildeo o contacto metaacutelico nesses pontos figura 26 (b) Para evitar o contacto entre metais nas asperezas onde as partiacuteculas de pigmento possam ser expulsas durante o processo de conformaccedilatildeo adicionam-se por vezes revestimentos fosfatados agrave chapa metaacutelica Aleacutem de fornecer uma camada soacutelida integralmente ligada os poros do revestimento fosfatado favorecem a retenccedilatildeo de lubrificante

Um segundo tipo de lubrificantes de extrema pressatildeo contendo agentes quiacutemicos EP tais como cloratos materiais orgacircnicos sulfurados ou fosfatados reagem com a superfiacutecie metaacutelica formando uma forte ligaccedilatildeo de compostos quiacutemicos de cloro enxofre e foacutesforo

A contribuiccedilatildeo das forccedilas de atrito na estampagem pode representar 20 a 40 da energia total absorvida na operaccedilatildeo Esta acccedilatildeo poderaacute ser reduzida recorrendo agrave utilizaccedilatildeo de lubrificantes adequados que vatildeo permitir

- Aumentar a longevidade da ferramenta devido agrave diminuiccedilatildeo do atrito e das temperaturas de trabalho

- Maior regularidade e melhoria da qualidade na produccedilatildeo de peccedilas estampadas com incidecircncia no estado de superfiacutecie e no aspecto

- A possibilidade de realizar peccedilas difiacuteceis com formas complexas ou embutidos profundos nas quais chapa e ferramenta satildeo levadas a condiccedilotildees limite dominando as

Figura 28 - Representaccedilatildeo esquemaacutetica da lubrificaccedilatildeo limite [5]

a) Lubrificaccedilatildeo limite com agentes oleosos

b) Lubrificaccedilatildeo limite a extrema pressatildeo com

um pigmento (agente mecacircnico EP)


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condiccedilotildees operatoacuterias a geometria do planificado a forccedila do cerra-chapas e a velocidade de estampagem

Aleacutem das condiccedilotildees que permitem obter melhores resultados na estampagem eacute necessaacuterio considerar as caracteriacutesticas de protecccedilatildeo da corrosatildeo o aspecto a estabilidade do lubrificante a facilidade de aplicaccedilatildeo e limpeza assim como a preparaccedilatildeo e o armazenamento e as suas caracteriacutesticas de higiene e toxicidade

Natildeo eacute faacutecil ainda hoje em particular para a produccedilatildeo de peccedilas complexas a escolha de lubrificantes recorrendo-se frequentemente a testes de diferentes produtos de distintos fabricantes

Existem actualmente dispositivos de lubrificaccedilatildeo automaacutetica da chapa por contacto usando rolos ou sem contacto utilizando pulverizadores que se instalam normalmente entre o sistema de alimentaccedilatildeo da banda de chapa e a entrada da ferramenta permitindo um controle muito eficaz quer das quantidades de lubrificante descarregado quer da distribuiccedilatildeo das zonas a lubrificar Outros sistemas utilizando manipuladores ou robots entram na prensa durante o ciclo de funcionamento e pulverizam os distintos postos de trabalho nas ferramentas

Para aleacutem da lubrificaccedilatildeo da chapa em si eacute tambeacutem importante levar em linha de conta na fase de projecto da ferramenta a criaccedilatildeo de pequenos depoacutesitos de oacuteleo lubrificante na proacutepria ferramenta junto de peccedilas moacuteveis como punccedilotildees e pisadores de modo a garantir a sua lubrificaccedilatildeo uma vez em movimento

Considerando que os processos de conformaccedilatildeo plaacutestica dos metais envolvem o contacto entre o metal a ser conformado e as matrizes ou ferramentas de conformaccedilatildeo concluiacute-se que o atrito estaraacute sempre presente em maior ou menor grau

As principais caracteriacutesticas que o atrito causa no processo satildeo as seguintes

- Alteraccedilatildeo geralmente desfavoraacutevel dos estados de tensatildeo presentes durante a deformaccedilatildeo

- Produccedilatildeo de fluxos irregulares de metal (por ex limalhas) durante o processo de conformaccedilatildeo

- Criaccedilatildeo de tensotildees residuais no produto

- Influecircncia sobre a qualidade superficial (podendo ser beneacutefica inclusive)

- Elevaccedilatildeo da temperatura a niacuteveis capazes de comprometer-lhe as propriedades mecacircnicas

- Aumento do desgaste de ferramentas

- Facilitar o ldquoagarramentordquo das ferramentas de conformaccedilatildeo com o metal a ser conformado

- Aumento do consumo de energia necessaacuteria agrave deformaccedilatildeo diminuindo a eficiecircncia [4 5]


211 Componentes Normalizados

O atravancamento de uma ferramenta depende da sua complexidade e esta por sua vez estaacute directamente dependente da complexidade e da dimensatildeo de peccedila a estampar e do nuacutemero de passos ou operaccedilotildees que se pretendam introduzir na ferramenta Assim numa ferramenta para aleacutem dos punccedilotildees e das matrizes desenhadas em funccedilatildeo da geometria de cada peccedila a obter e dos elementos de ligaccedilatildeo mecacircnica utilizados parafusos anilhas cavilhas etc existe um vasto nuacutemero de componentes normalizados disponiacuteveis no comeacutercio da especialidade

A gama de componentes normalizados para a construccedilatildeo de ferramentas inclui entre outros

- Estruturas As placas da estrutura de uma ferramenta base e tecto designaccedilatildeo comummente utilizada para as placas superior e inferior de uma ferramenta podem ser adquiridas com geometrias normalizadas em diferentes comprimentos larguras e espessuras em variantes que incluem a placa de guiamento dos punccedilotildees e distintos tipos e quantidades de elementos de guiamento conforme a sua dimensatildeo e o tipo de trabalho a executar Existem disponiacuteveis estruturas em accedilo ferro fundido e alumiacutenio

- Casquilhos e colunas de guiamento Eacute de extrema importacircncia o alinhamento entre os punccedilotildees e as matrizes que trabalham numa ferramenta Soacute assim eacute possiacutevel garantir as folgas adequadas de trabalho de modo a que natildeo surjam rebarbas ou repuxados e se assegure uma vida mais longas destes componentes

Longe vatildeo os tempos em que as ferramentarias torneavam cementavam e rectificavam os casquilhos e as colunas das ferramentas

A precisatildeo e a manutenccedilatildeo do alinhamento dependem inteiramente da qualidade e da resistecircncia ao desgaste dos elementos de guiamentoem consequecircncia da recente evoluccedilatildeo das teacutecnicas dos padrotildees de qualidade atingidos assim o exigem

No mercado existem soluccedilotildees que vatildeo desde o convencional ateacute conjuntos com casquilhos em propriedades auto lubrificantes casquilhos revestidesferas ou rolos para ferramentas que trabalham eelevadas

- Punccedilotildees e matrizes Existe no mercado uma gnormalizadas para distintos tipos de montagem

Figura 210 - Elementos de guiamento [9]

Figura 29 - Estrutura com colunas e pisador [9]

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As exigecircncias das peccedilas estampadas e e estampagem jaacute natildeo permitem tal pois

conjunto de coluna e casquilho mais ferrite sinterizada carbonitrurada com os a bronze casquilhos com jaulas de m prensas de alta velocidade e cargas

rande variedade de punccedilotildees e matrizes com variadas formas e tamanhos em


diferentes materiais e com vaacuterios tipos de revestimento permitindo uma vasta gama de selecccedilatildeo e possibilitando ainda a sua posterior mecanizaccedilatildeo para formas individualizadas

A sua produccedilatildeo em seacuterie garante elevados padrotildees de qualidade e precisatildeo com um consequente aumento do tempo de vida uacutetil e custos de produccedilatildeo insuperaacuteveis quando comparados com os meios de fabricaccedilatildeo unitaacuterios facilitando

tambeacutem as intervenccedilotildees da manutenccedilatildeo

- Elastoacutemeros Estes componentes feitos a partir de poliuretano com durezas entre 70 e 90 Shore A aexcelentes propriedades de resistecircncia mecacircnica agrave abrasatildeo e aos oacuteleos aliado a altas resiliecircncias

Estes elementos satildeo capazes de absorver e amortecer forccedilas tanto de impacto como constantes fazendo com que os projectistas tirem um bom proveito da sua elasticidade aplicando-os frequentemente em substituiccedilatildeo das molas helicoidais

- Molas helicoidais Muito poucas seratildeo as ferramentas de

estampar que natildeo possuem molas helicoidais Satildeo um componente imprescindiacutevel no ecircxito de qualquer processo de estampagem pois permitem a construccedilatildeo de ferramentas com duplo e triplo efeito para trabalharem em prensas de simples efeito que de outra forma teriam que funcionar em prensas de duplo ou triplo efeito extremamente caras e com mecanismos complexos de elevada manutenccedilatildeo

Satildeo fabricadas em accedilo de alta liga de cromo-vanaacutedio a frio a partir de secccedilotildees redondas quadradas ou rectangulares e satildeo capazes de suportar cargas de serviccedilo extremamente elevadas ocupando um espaccedilo miacutenimo

A sua falha em serviccedilo causa sempre paragens de produccedilatildeo e intervenccedilotildees mais ou menos prolongadas por obrigarem frequentemente agrave quase completa desmontagem da parte superior ou inferior da ferramenta onde estatildeo montadas

Dependendo da complexidade da ferramenta as molas helicoidais usam-se frequentemente combinadas com elastoacutemeros e com as molas a gaacutes

- Molas a gaacutes A extensa gama de molas a gaacutes constitui um excelente complemento aos componentes com efeito de mola como as molas helicoidais e os elastoacutemeros Permitem alcanccedilar maiores forccedilas com cursos maiores e praticamente aplicam forccedila desde o iniacutecio do curso de trabalho

Figura 211- Punccedilotildees normalizados [9]

Figura 212 - Elastoacutemeros[9]

Figura 214 - Molas a gaacutes [9]

Figura 213 - Molas Helicoidais [9]

presentam

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As molas a gaacutes satildeo recipientes normalmente de forma ciliacutendrica com nitrogeacutenio a uma pressatildeo maacutexima de 150 bar

- Carros deslizantes Trata-se de unidades deslizantes normalmente denominadas por carros que podem ser equipadas com punccedilotildees para operaccedilotildees de corte ou estampagem em superfiacutecies que natildeo se encontram na horizontal transformando o movimento vertical descendente da parte superior da ferramenta num movimento perpendicular agrave superfiacutecie a trabalhar

Satildeo constituiacutedos basicamente por um carro que desliza num sistema de guias possuindo um plano inclinado ou uma came que eacute activada por uma cunha montada na outra parte da estrutura da ferramenta O retorno do carro agrave posiccedilatildeo de descanso eacute realizado atraveacutes do uso de molas helicoidais ou a gaacutes conforme o modelo utilizado

Existem carros com capacidade para trabalhar com forccedilas de estampagem ateacute 150 kN e satildeo muito populares entre os projectistas de ferramentas do sector automoacutevel

Apresentam baixos custos de manutenccedilatildeo e uma vida uacutetil ateacute um milhatildeo de golpes Consoante o tipo de guias utilizado podem permitir a aplicaccedilatildeo de cargas descentralizadas

- Carros aeacutereos Ao contraacuterio dos carros deslizantes as unidades deslizantes estatildeo aplicadas na parte superior da ferramenta e a cunha estaacute fixa na base da ferramenta

Tecircm como objectivo trabalhar perpendicularmente agraves superfiacutecies superiores das peccedilas que natildeo estando na horizontal natildeo possibilitam operaccedilotildees utilizando o movimento vertical da prensa

Permitem aplicaccedilotildees com acircngulos fixos de trabalho que podem variar dos 0 aos 75 Para aleacutem dos componentes jaacute referidos existem muitos outros como por exemplo placas de accedilo tratado e rectificado para placas de choque grampos de aperto olhais de elevaccedilatildeo e transporte etc que permitem aumentar a produtividade de um projectista ferramenteiro custos de construccedilatildeo e prazos de entrega mais reduzidos

Tambeacutem os custos de manutenccedilatildeo satildeo mais baixos uma venormalizados podem ser facilmente substituiacutedos total ou paquando a ferramenta voltar agrave prensa natildeo satildeo necessaacuterias perdafinaccedilotildees

Devido agrave sua elevada fiabilidade precisatildeo e qualidade a utpermitido atingir bons niacuteveis de fiabilidade e disponibilidade

Figura 216 - Carro aeacutereo [9]

Figura 215 - Carro deslizante [9]

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uma consideraacutevel poupanccedila nos

z que estes componentes sendo rcialmente com a certeza de que as de tempo para novos ajustes e

ilizaccedilatildeo destes componentes tem das ferramentas


212 Materiais

2121 Anisotropia

O comportamento anisotroacutepico das chapas estaacute geralmente relacionado com a teacutecnica de laminagem e com os tratamentos teacutermicos posteriores usados na sua produccedilatildeo Sempre que ficam direcccedilotildees cristalinas com orientaccedilatildeo preferencial existiraacute comportamento anisotroacutepico do material cujas consequecircncias satildeo valores diferentes da tensatildeo limite de elasticidade consoante a direcccedilatildeo da solicitaccedilatildeo originando portanto deformaccedilotildees que dependem tambeacutem da direcccedilatildeo em que se estaacute a solicitar a chapa [7]

Uma caracteriacutestica importante apresentada pelas chapas laminadas eacute a anisotropia normal Essa anisotropia eacute causada principalmente pela textura cristalograacutefica Esta orientaccedilatildeo pode ser modificada por recristalizaccedilatildeo durante o recozimento do metal Mas dificilmente pode ser completamente eliminada do material O grau de anisotropia eacute estritamente relacionado agrave estrutura cristalina do metal ou liga Em geral a anisotropia desenvolve-se mais fortemente em metais com estrutura hexagonal do que em metais com estrutura cuacutebica de corpo centrado

Para determinar o iacutendice de anisotropia de uma determinada chapa deve realizar-se um ensaio de tracccedilatildeo em amostras retiradas na direcccedilatildeo de laminagem 45ordm e 90ordm em relaccedilatildeo a essa direcccedilatildeo A figura 217 retrata como satildeo retirados os provetes de uma chapa

Figura 217 - Recolha de provetes da chapa

Uma determinada chapa pode apresentar anisotropia planar determinada pela razatildeo entre adeformaccedilatildeo na largura e a deformaccedilatildeo na espessura descrita na seguinte expressatildeo

20

13

13

Os provetes figura 218 satildeo sujeitos a um ensaio de tracccedilatildeo onde satildeo medidas as deformaccedilotildees em funccedilatildeo da tensatildeo aplicada


Um material ideal para a estampagem seria aquele que apresentasse um valor de r igual ao infinito Ou seja a deformaccedilatildeo ocorreria soacute na largura e no comprimento As ligas de titacircnio comercial apresentam valores de r que variam entre 3 e 7 Jaacute os materiais isotroacutepicos apresentam r igual a 1

O valor de r geralmente varia com a direcccedilatildeo em relaccedilatildeo agrave direcccedilatildeo de laminagem Eacute comum caracterizar-se um material pelo coeficiente de anisotropia normal meacutedio descrito na seguinte expressatildeo [8]

Uma outra caracteriacutestica imldquoorelhasrdquo nas bordas de copara cada direcccedilatildeo da chapaapresentam um valor de rprocesso de estampagem tamanhos das orelhas aprecom o coeficiente de anisot

As chapas com valores porelaccedilatildeo agrave direcccedilatildeo de lamin45ordm Quanto maior for o m

Figura 218 - Deformaccedilotildees ao longo do provete

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portante observada em chapas laminadas eacute o aparecimento de pos embutidos Este fenoacutemeno deve-se agrave diferenccedila do valor de r que originou o copo [7] Cadell afirma [8] que nas direcccedilotildees que menor ocorreraacute um maior engrossamento da chapa durante o Assim a altura do copo para aquela regiatildeo seraacute menor Os

sentadas e a direcccedilatildeo em que elas se formam estatildeo relacionadas ropia planar e pode ser definido por

sitivos de formam orelhas a zero graus e a noventa graus em agem e as chapas com valores negativos de formam orelhas a oacutedulo de maior seraacute o tamanho das orelhas [8]


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2122 Encruamento

A taxa de encruamento de um material pode ser quantificada atraveacutes de coeficiente de encruamento n obtido a partir de diferentes modelos matemaacuteticos Este coeficiente natildeo eacute mais do que um indicador sobre a capacidade intriacutenseca do material em repartir as deformaccedilotildees quando sujeito a um gradiente de tensatildeo sendo habitual em estampagem definir-se um coeficiente de encruamento meacutedio ponderando os diferentes coeficientes de encruamento no plano da chapa definido pela seguinte expressatildeo

Em que e satildeo respectivamente o coeficiente de encruamento segundo a direcccedilatildeo de laminagem uma direcccedilatildeo fazendo 45ordm com a laminagem e uma direcccedilatildeo normal a laminagem [7]

Para melhor compreender a influecircncia do coeficiente de encruamento meacutedio na deformaccedilatildeo considere-se um provete de tracccedilatildeo uniaxial onde se vai analisar a progressatildeo da deformaccedilatildeo de um modo incremental Deste modo um incremento da tensatildeo aplicada iraacute provocar numa regiatildeo localizada do provete uma reduccedilatildeo de secccedilatildeo a qual passaraacute a funcionar como um defeito geomeacutetrico pois a deformaccedilatildeo passa a ter tendecircncia a localizar-se nessa zona No entanto o encruamento que o material sofreu durante a deformaccedilatildeo conduz ao aumento da tensatildeo limite de elasticidade dessa zona sendo esse acreacutescimo tanto mais elevado quanto maior for o coeficiente de encruamento Entatildeo sempre que a tensatildeo associada a este uacuteltimo efeito superar a que resulta da secccedilatildeo a deformaccedilatildeo plaacutestica prosseguiraacute numa regiatildeo exterior a esta e a deformaccedilatildeo plaacutestica iraacute repartir-se globalmente pelo provete No caso concreto da estampagem este fenoacutemeno faz-se sentir essencialmente na zona do canto do cunho onde o aumento do coeficiente de encruamento favorece os modos de deformaccedilatildeo em expansatildeo aiacute existentes promovendo uma reparticcedilatildeo mais alargada e mais homogeacutenea das deformaccedilotildees oferecendo por isso uma maior resistecircncia ao aparecimento da estricccedilatildeo e de todos os inconvenientes que lhe satildeo associados [7]


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3 Meacutetodo de Elementos Finitos na construccedilatildeo de ferramentas

A utilizaccedilatildeo da simulaccedilatildeo numeacuterica com recurso ao Meacutetodo de Elementos Finitos na representaccedilatildeo dos fenoacutemenos tiacutepicos do processo de estampagem para o projecto de ferramentas de estampagem tornou-se uma praacutetica comum na induacutestria da conformaccedilatildeo de chapa metaacutelica especialmente em segmentos muito exigentes e que lidam com peccedilas de maior porte ou custo como eacute o caso da induacutestria automoacutevel

Existem diversos sistemas comerciais disponiacuteveis haacute jaacute alguns anos para utilizaccedilatildeo por parte dos fabricantes de ferramentas As tarefas de simulaccedilatildeo satildeo efectuadas como um complemento do trabalho dos projectistas pessoal da ferramentaria e dos ensaios ou ensaios na fase de concepccedilatildeo e projecto detalhado da ferramenta

O resultado tem sido uma mudanccedila no processo de desenvolvimento das ferramentas com a simulaccedilatildeo numeacuterica a tornar-se o centro do processo isto devido a que ajustes que eram feitos durante a etapa de construccedilatildeo e ensaios e problemas que eram resolvidos debaixo da prensa satildeo agora corriqueiramente avaliados definidos e corrigidos no ecratilde do computador com os projectistas a assumir tarefas que costumavam ser dos analistas e do pessoal da ferramentaria

Sem duacutevida que os uacuteltimos avanccedilos dos sistemas de simulaccedilatildeo numeacuterica do processo de estampagem de chapas estatildeo a modificar a forma como as ferramentas de estampagem satildeo concebidas e fabricadas

A figura 31 mostra como era normalmente organizado o processo tradicional de desenvolvimento de uma ferramenta de estampagem do ponto de vista de prazos e custos envolvidos

Figura 31- Relaccedilatildeo custotempo das etapas da concepccedilatildeo de uma ferramenta de estampagem sem a existecircncia de simulaccedilatildeo numeacuterica [10]


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Na figura 31 pode observar-se que os custos envolvidos em cada etapa satildeo crescentes e acumulativos que existe um aumento abrupto do custo entre as actividades mais ldquoteoacutericasrdquo (Projecto - Conceito Global e Projecto - Detalhes) e as mais ldquopraacuteticasrdquo (Fabrico da Ferramenta e Ensaios) Isto deve-se ao facto de que para as uacuteltimas comeccedilam a ser envolvidas mateacuterias-primas e uso de maacutequinas

Outro ponto de realccedilar eacute de que os tempos de Fabricaccedilatildeo e Ensaios satildeo mais longos e mais difiacuteceis de estimar que os demais Assim tornou-se praacutetica comum acelerar as etapas de projecto e detalhe com o fim de o utilizar nas etapas finais Geralmente eacute admissiacutevel que esta reduccedilatildeo de tempo na etapa inicial possa prejudicar a qualidade do projecto em si e eventuais problemas daiacute originados deveratildeo ser corrigidos durante a etapa de ensaios

Os prazos mais longos e principalmente a imprevisibilidade dos resultados dos ensaios eram considerados normais em eacutepocas passadas em que a forte concorrecircncia que caracteriza a economia moderna natildeo era tatildeo feroz

Uma nova realidade impulsionou a adopccedilatildeo nos uacuteltimos anos dos sistemas de simulaccedilatildeo numeacuterica do processo de estampagem Baseados no Meacutetodo dos Elementos Finitos estes sistemas permitem a avaliaccedilatildeo em computador dos resultados de uma determinada operaccedilatildeo ou de um conjunto de operaccedilotildees de estampagem permitindo a detecccedilatildeo de eventuais problemas antes mesmo de que tenha sido fabricado qualquer componente da ferramenta

As vantagens advindas da utilizaccedilatildeo destes sistemas satildeo evidentes obtendo-se reduccedilotildees bastante acentuadas nos tempos de ensiaos minimizando os trabalhos de modificaccedilatildeo da ferramenta jaacute fabricada

Figura 32 - Relaccedilatildeo custotempo das etapas da concepccedilatildeo de uma ferramenta de estampagem jaacute com o uso da simulaccedilatildeo numeacuterica [10]


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Comparando a figura 31 com a figura 32 vecirc-se que foi adicionada uma nova actividade a simulaccedilatildeo que normalmente ocorre num periacuteodo que vai desde a finalizaccedilatildeo do processo de detalhe ateacute ao inicio da concepccedilatildeo da ferramenta Contudo esta natildeo eacute uma regra absoluta e em muitos casos a actividade da simulaccedilatildeo mistura-se com as fases de projecto

A inclusatildeo desta nova fase acarreta um aumento dos tempos de projecto pois as operaccedilotildees de simulaccedilatildeo necessitam de ser modeladas em 3D e testadas No entanto este atraso no factor tempo eacute compensado pela reduccedilatildeo nos prazos e custos dos ensaios

A ecircnfase deste trabalho seraacute nos aspectos eminentemente praacuteticos do processo de desenvolvimento da ferramenta do ponto de vista da organizaccedilatildeo do trabalho e natildeo do ponto de vista teoacuterico ou seja natildeo seratildeo discutidos detalhes teacutecnicos das soluccedilotildees em si mas apenas os aspectos destas que afectem o processo de desenvolvimento da ferramenta

31 Conceitos do programa de elementos finitos utilizado

O software de simulaccedilatildeo numeacuterica utilizado apresenta soluccedilotildees para a produccedilatildeo de ferramentas para a induacutestria de conformaccedilatildeo de chapa O uso deste software melhora as condiccedilotildees de planificaccedilatildeo da ferramenta reduz o nuacutemero e o tempo dos ensiaos e reduz ainda os tempos de paragem e as taxas de rejeiccedilatildeo das peccedilas produzidas

311 Definiccedilatildeo da Geometria

A geometria corresponde a peccedila que se quer estampar e eacute essencial para que se possa simular Esta geometria tem de ser fornecida ao programa sob a forma de uma superfiacutecie 3D ou seja natildeo podem ser fornecidos ficheiros 3D soacutelidos Isto porque o factor espessura da peccedila eacute dado directamente como um paracircmetro independente natildeo dependendo do ficheiro fornecido

312 Concepccedilatildeo dos componentes da ferramenta

Atendendo a que haacute um forte interesse em simular pequenas operaccedilotildees de peccedilas em poucos minutos e numa fase de preacute-estudo em que natildeo haacute ainda qualquer componente desenhado o programa permite a criaccedilatildeo das ferramentas de uma forma raacutepida partindo apenas da superfiacutecie fornecida da peccedila

Neste processo haacute que dar indicaccedilatildeo se a superfiacutecie ou skin que foi introduzida foi retirada da parte superior ou da parte inferior da peccedila Esta indicaccedilatildeo prende-se com a necessidade do programa efectuar um offset nas ferramentas equivalente agrave espessura da peccedila Assim havendo a indicaccedilatildeo da proveniecircncia da skin este saberaacute de que forma deve alterar as dimensotildees das matrizes e punccedilotildees

O software permite ainda manipular a geometria havendo a possibilidade de tapar furos e cortes existentes na peccedila Eacute ainda possiacutevel criar o ldquoaddendumrdquo de forma automaacutetica ou manual Apoacutes a entrada dos dados todos os movimentos e posicionamento das ferramentas satildeo definidos automaticamente


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Apoacutes a preparaccedilatildeo das geometrias resta apenas definir o formato da chapa que pode ser importado ou criado directamente no programa atraveacutes de uma forma simples como a criaccedilatildeo de um rectacircngulo

313 Definiccedilatildeo de contorno

O processo de definiccedilatildeo de contorno funccedilatildeo trim eacute um dos mais uacuteteis deste software Este consiste na criaccedilatildeo de uma linha de contorno que tanto pode ser do exterior da peccedila como de um corte interior que favoreceraacute uma posterior estampagem dessa zona seleccionada As linhas de contorno assim obtidas permitem a definiccedilatildeo do planificado da peccedila ou de zonas particulares em estudos

O modo de funcionamento desta ferramenta consiste em fornecer ao programa apoacutes uma estampagem a linha de contorno da parte jaacute estampada e a sua linha inicial Ao serem linhas de contorno o proacuteprio programa jaacute as identifica natildeo sendo necessaacuterio fornece-las por importaccedilatildeo de ficheiros

Com isto o programa cria um nuacutemero de simulaccedilotildees definido pelo utilizador com diferentes linhas de contorno Ao programa eacute dado uma toleracircncia de desvio maacutexima e um nuacutemero de simulaccedilotildees maacuteximas a realizar O programa criaraacute um n nuacutemero de simulaccedilotildees com diferentes linhas de contorno ateacute atingir o nuacutemero maacuteximo de simulaccedilotildees ou uma linha que apresente um valor igual ou inferior ao desvio definido

Eacute possiacutevel depois exportar qualquer destas linhas em ficheiro IGS para utilizar em softwares de desenho como por exemplo o AutoCad

314 Resultados fundamentais a considerar

Um aspecto importante de qualquer software de simulaccedilatildeo eacute a capacidade de fornecer informaccedilatildeo ao utilizador

Uma das informaccedilotildees mais utilizadas e que mais rapidamente fornece ao utilizador uma ideia geral mas bastante completa da peccedila eacute a anaacutelise de formabilidade Esta informaccedilatildeo eacute dada de uma forma graacutefica representada sobre a peccedila permite a identificaccedilatildeo das zonas sujeitas a rugas a compressotildees em risco de fissura em fissura e aquelas que se deformaram de uma forma segura

De uma forma graacutefica recorrendo a outra ferramenta atraveacutes de um gradiente de cores aplicado sobre a peccedila satildeo indicadas tambeacutem as aacutereas da peccedila mais sujeitas a sofrer enrugamento

Precisa e uacutetil eacute a capacidade de definir a espessura obtida em qualquer ponto da peccedila Esta informaccedilatildeo permite ao utilizador verificar se os resultados obtidos estatildeo dentro dos valores admitidos para a espessura miacutenima e maacutexima imposta pelo cliente

Outra informaccedilatildeo fornecida ao utilizador atraveacutes de valores concretos eacute o retorno elaacutestico da peccedila que pode estar quantificado em miliacutemetros (linear) ou em graus (angular)


4 Uso do Meacutetodo dos Elementos Finitos no projecto de uma ferramenta de estampar

Este capiacutetulo regista as etapas realizadas na elaboraccedilatildeo do projecto de uma ferramenta de estampar destinada agrave produccedilatildeo de um determinado componente para posterior montagem por soldadura na carroccedilaria de um automoacutevel

Agrave semelhanccedila da terminologia teacutecnica usada na Empresa utiliza-se o termo ldquopeccedilardquo como designaccedilatildeo do componente a fabricar para natildeo originar qualquer possiacutevel confusatildeo quando satildeo referidos componentes que constituem a ferramenta

41 Apresentaccedilatildeo da peccedila estampada

Uma das caracteriacutesticas da induacutestria automoacutevel eacute a sua alta competitividade entre as diversas marcas o que leva a um forte secretismo na fase de desenvolvimento de cada produto Por isso natildeo eacute admirar que a informaccedilatildeo fornecida pelos construtores aos seus fornecedores seja a miacutenima indispensaacutevel para a realizaccedilatildeo das encomendas e que a informaccedilatildeo existente quanto agrave aplicaccedilatildeo deste componente seja miacutenima Ainda assim sabe-se que este componente estaacute posicionado na zona de ligaccedilatildeo dos bancos da frente ao chassis do carro

Esta peccedila seraacute produzida pelo cliente Gestamp Portugal Lda para um fabricante de automoacuteveis europeu

Como eacute possiacutevel ver pela figura 41 esta peccedila apresenta umas dimensotildees gerais consideraacuteveis o que adivinha um esforccedilo elevado no seu processo assim como uma dimensatildeo consideraacutevel para a ferramenta visto que se pretende estampar simultaneamente uma peccedila esquerda e uma direita

Uma outra informaccedilatildeo da maacutexima importacircncia sobre a peccedila eacute a espessura da chapa a utilizar neste caso 117 mm

O ficheiro da peccedila eacute fornecido em formato 3D uma vez que um formato a 2D perde muita informaccedilatildeo natildeo permitindo uma visatildeo completa e adequada da peccedila Isto permite que se possa ver a peccedila de qualquer acircngulo e com qualquer ampliaccedilatildeo eliminando assim qualquer duvida que por vezes surge aquando de um desenho 2D muito pormenorizado e sobrecarregado de linhas Para aleacutem disso na realizaccedilatildeo das simulaccedilotildees o 3D eacute indispensaacutevel

Figura 41- 2D do componente em estudo

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Como principaldas abas dos topos apresentada na figura


das abas dos topos apresentada na figura 43

Figura 42 - Vista Isomeacutetrica da Peccedila


ntra-saiacuteda de uma

Figura 433 - Acircngulo entre aba e face lateral (contra-saiacuteda ndash 8869ordm)8869ordm)

Pode-se verificestampagem estacircngulo superiorcomo tambeacutem o

verificestampagem est

como tambeacutem o

verific

pormenor natildeo perceptiacutevel natildeo perceptiacutevel da peccedila na imagem a 2D estaacute a 2D estaacute a co

ar a existecircncia de uma aba negativa isto eacute para a realizaccedilatildeo da aba por a natildeo pode ser a 90ordm resultando numa contra retorno elaacutestico

ar a existecircncia de uma aba negativa isto eacute para a realizaccedilatildeo da aba por a natildeo pode ser obtida por uma simples e comum dobragem

resultando numa contra-saiacuteda considerando natildeo soacute retorno elaacutestico

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ar a existecircncia de uma aba negativa isto eacute para a realizaccedilatildeo da aba por simples e comum dobragem pois necessita um saiacuteda considerando natildeo soacute o acircngulo pretendido

411 Condiccedilotildees Fiacutesicas

Um conjunto de indicaccedilotildees fControlo (CPC do francecircs que forma os graus de liberdade da peccedila devem ser bloqueadosessenciais na criaccedilatildeo da maquete de controlo da peccedil

Como se vecirc pela figura superfiacutecies O furo B1 C eacute utilizado de forma a bloquear o movimento da peccedila num plano horizontal contudo o seu uso exclusivo permite a rotaccedilatildeodesignado o ponto B2 que destatotalmente a peccedila Sendo B2 umimpedir a peccedila tanto de se mover no plano como paraconstruccedilatildeo da maquete os pilotos utilizados satildeo coacutenicos e natildeo possuem a dimensatildeo exacta da forma assim permite a que dentro das toleracircncias admissiacuteveis qualquer variaccedilatildeo do posicionamento do furo natildeo inviabilize a verifica

De seguida eacute necessaacuterio definirA2 A3 e A4 satildeo dados como dada a indicaccedilatildeo do S com a seta

A utilizaccedilatildeo de 4 pontos para utilizaccedilatildeo de 4 pontos grampeados forccedilaraacute a peccedila a deformarcolocada na maquete uma vez que eacuteum posicionamento perfeito n

No entanto tal deve-se a questotildees ligadas com atambeacutem teraacute de adaptar-se agrave superfiacutecie da outra peccedila onde vai ser aplicadatensotildees Assim sendo a verificaccedilatildeo do posicionamentocorrecta


Fiacutesicas de Controlo (CPC)

Um conjunto de indicaccedilotildees fornecido sempre pelo cliente eacute o chamado do francecircs Conditions Physiques de Control) Estas indicaccedilotildees

que forma os graus de liberdade da peccedila devem ser bloqueados maquete de controlo da peccedila

44 na peccedila em estudo satildeo consideradossuperfiacutecies O furo B1 C eacute utilizado de forma a bloquear o movimento da peccedila num plano horizontal contudo o seu uso exclusivo permite a rotaccedilatildeo da peccedila sobre este assim eacute tambeacutem

signado o ponto B2 que desta forma e em conjunto com o ponto anteriSendo B2 um furo oblongo aparentemente este seria suficiente para

impedir a peccedila tanto de se mover no plano como para impedir a rotaccedilatildeo contudo na construccedilatildeo da maquete os pilotos utilizados satildeo coacutenicos e natildeo possuem a dimensatildeo exacta da forma assim permite a que dentro das toleracircncias admissiacuteveis qualquer variaccedilatildeo do posicionamento do furo natildeo inviabilize a verificaccedilatildeo da peccedila

definir em que plano a peccedila seraacute assente e para issosatildeo dados como pontos de assentamento e neles a peccedila deveraacute ser

o S com a seta

A utilizaccedilatildeo de 4 pontos para definir o plano de assentamento natildeo eacute de todo invulgar utilizaccedilatildeo de 4 pontos grampeados forccedilaraacute a peccedila a deformar-se ligeiramente

uma vez que eacute muito difiacutecil que no final do processo uma peccedila o nos 4 pontos

se a questotildees ligadas com a montagem da peccedila no chassisse agrave superfiacutecie da outra peccedila onde vai ser aplicada

Assim sendo a verificaccedilatildeo do posicionamento de furos eacute feito de uma forma mais


o Condiccedilotildees Fiacutesicas de ) Estas indicaccedilotildees apresentam de

Estas indicaccedilotildees satildeo

satildeo considerados dois furos e quatro superfiacutecies O furo B1 C eacute utilizado de forma a bloquear o movimento da peccedila num plano

da peccedila sobre este assim eacute tambeacutem forma e em conjunto com o ponto anterior imobiliza

oblongo aparentemente este seria suficiente para impedir a rotaccedilatildeo contudo na

construccedilatildeo da maquete os pilotos utilizados satildeo coacutenicos e natildeo possuem a dimensatildeo exacta da forma assim permite a que dentro das toleracircncias admissiacuteveis qualquer variaccedilatildeo do

para isso os pontos A1 a peccedila deveraacute ser grampeada

natildeo eacute de todo invulgar A se ligeiramente quando

muito difiacutecil que no final do processo uma peccedila tenha

no chassis uma vez que aiacute se agrave superfiacutecie da outra peccedila onde vai ser aplicada ficando sujeita a

de furos eacute feito de uma forma mais

Figura 44 - Condiccedilotildees fiacutesicas de controlo original da peccedila

29


30

412 Zona de Toleracircncias

As toleracircncias satildeo dos factores mais importantes da obtenccedilatildeo da peccedila Cada peccedila eacute uacutenica e cada aspecto pormenor ou detalhe da peccedila tem uma toleracircncia definida consoante a sua funccedilatildeo e importacircncia na montagem final

Por norma a informaccedilatildeo das toleracircncias gerais da peccedila eacute fornecida pelo cliente com um conjunto de indicaccedilotildees das toleracircncias mais especiacuteficas que geralmente satildeo mais apertadas que as gerais

Estas toleracircncias devido a dificuldades surgidas na fabricaccedilatildeo das ferramentas satildeo por vezes alteradas por comum acordo entre o fabricante da ferramenta e o cliente quando natildeo representam um risco para a posterior utilizaccedilatildeo da peccedila

No anexo A eacute apresentada a tabela de toleracircncias desta peccedila

413 Material

A qualidade da mateacuteria-prima a utilizar na estampagem da peccedila em estudo estaacute definida segundo a norma francesa E 275 D

Com a norma europeia S 260 NC [12] o E 275 D eacute um accedilo usado para deformaccedilotildees a frio para componentes das mais diversas geometrias Os seus campos de aplicaccedilatildeo incluem o fabrico de vigas longitudinais quadros peccedilas estampadas a frio secccedilotildees laminadas a frio e tubos estruturais Pode ainda ser deformado a quente sem alterar as suas propriedades quando usada uma escala de temperaturas entre os 850 e os 1050ordmC

Este tipo de accedilo oferece excelentes capacidades para operaccedilotildees a frio de curvatura e dobragem tanto no sentido longitudinal como no transversal

O tratamento teacutermico de normalizaccedilatildeo entre 900 ndash 950ordmC soacute eacute necessaacuterio quando as propriedades mecacircnicas e tecnoloacutegicas necessitem de ser repostas para as condiccedilotildees de fornecimento quando sejam efectuadas posteriores operaccedilotildees de conformaccedilatildeo a frio [11]

Este accedilo pode ser perfeitamente soldado tanto manualmente como automaticamente por qualquer dos processos habituais de soldadura Contudo a qualidade das juntas de soldadura vatildeo depender do processo usado das condiccedilotildees de soldadura e da selecccedilatildeo dos correctos materiais de adiccedilatildeo [11]

42 Apresentaccedilatildeo das etapas de realizaccedilatildeo do componente

O processo de obtenccedilatildeo da peccedila eacute definido numa fase de estudo onde de uma forma relativamente raacutepida se prevecircem os passos da ferramenta correspondentes operaccedilotildees e em que sequecircncia se devem executar Pretende-se tambeacutem nesta fase encontrar uma soluccedilatildeo que apresente um nuacutemero reduzido de operaccedilotildees e de componentes da ferramenta de modo a simplificar ao maacuteximo o seu funcionamento tendo sempre em conta o ponto de vista econoacutemico

O conjunto de informaccedilotildees fornecida pelo importante na definiccedilatildeo do processopeccedilas que neste caso especifico consistiraacute dmontadas num braccedilo metaacutelicooperaccedilatildeo agrave transferecircncia das peccedilas de posto em posto e agrave descarga da peccedila final para um tapete transportador


conjunto de informaccedilotildees fornecida pelo Gabinete Teacutecnico do clientena definiccedilatildeo do processo nomeadamente no modo de alimentaccedilatildeo

ue neste caso especifico consistiraacute de um robot que atraveacutes de ventosas pneumaacuteticasmontadas num braccedilo metaacutelico (figura 46) procederaacute em simultacircneo agrave alimentaccedilatildeo da primeira

transferecircncia das peccedilas de posto em posto e agrave descarga da peccedila final para um


Gabinete Teacutecnico do cliente tem um peso o modo de alimentaccedilatildeo e descarga das

que atraveacutes de ventosas pneumaacuteticas imentaccedilatildeo da primeira


Figura 46 - Robot de transfer uRobot de transfer utilizado na alimentaccedilatildeo de uma ferramenta da Gestamp Portugalda Gestamp Portugal

Figura Figura 45 - Sequecircncia das etapas de realizaccedilatildeo do componenteSequecircncia das etapas de realizaccedilatildeo do componente

31

421 Primeira Operaccedilatildeo

O formato inicial da chapa eacute rectangulargarante dimensotildees suficientes para que seja possiacutevel estampar o componente sem falta de material

Nesta primeira operaccedilatildeo satildeo executados furos diversos entre os quais um furo para pilotagem posterior Eacute definido o contorno ou planificado

b

Ae

Oqp


Operaccedilatildeo ndash Corte furaccedilatildeo e marcaccedilatildeo

O formato inicial da chapa eacute rectangular 1227x370 mm como calculado mais adiante garante dimensotildees suficientes para que seja possiacutevel estampar o componente sem

satildeo executados furos diversos entre os quais um furo para pilotagem contorno ou planificado da chapa a estampar

O

p

Cortes

Marcaccedilatildeo


como calculado mais adiante e garante dimensotildees suficientes para que seja possiacutevel estampar o componente sem que haja

satildeo executados furos diversos entre os quais um furo para pilotagem atraveacutes de cortes nos

Figura 47- Representaccedilatildeo Esquemaacutetica 2D da primeira operaccedilatildeo

Representaccedilatildeo Esquemaacutetica 2D da primeira operaccedilatildeo

ordos e no interior da peccedila

s linhas de corte satildeo definidaspeciacutefico que determina uma linha que agrave parti

corte do contorno da peccedila ue uma elevada quantidade de desperdiacutecio rovocar danos na ferramenta Uma soluccedilatilde

e no interior da peccedila para remoccedilatildeo do m

definidas com base nauma linha que agrave parti

corte do contorno da peccedila foi distribuiacutedo enuma elevada quantidade de desperdiacutecio pu

rovocar danos na ferramenta Uma soluccedilatilde

Figura 48 - 3D da peccedila apoacutes a prim3D da peccedila apoacutes a primeira operaccedilatildeo

da iraacute favorece

o

aterial em excesso

informaccedilatildeo obtida recorrendo a umda iraacute favorecer a estampagem

tre a primeira e a segunda operaccedilatildeo para evitar desse bloquear as saiacutedas de resiacuteduos e assim

o por vezes utilizada

obtida recorrendo a um software r a estampagem

segunda operaccedilatildeo para evitar bloquear as saiacutedas de resiacuteduos e assim

tendo em conta este

Punccedilatildeo Separador de Resiacuteduo

Figura 49 - Componentes da operaccedilatildeo de corte de uma ferramenta Componentes da operaccedilatildeo de corte de uma ferramenta da Gestamp Aveiro

32


problema passa pela utilizaccedilatildeo de um punccedilatildeo separador de resiacuteduo Este pequeno punccedilatildeo eacute colocado entre dois punccedilotildees de corte fazendo com que aquilo que poderia ser um desperdiacutecio uacutenico se divida em dois Apesar de eficaz para prevenir a existecircncia de um resiacuteduo demasiado grande verificou-se na praacutetica que a sua utilizaccedilatildeo se faz notar na linha de corte da peccedila o que em determinados casos como peccedilas visiacuteveis ou zonas de toleracircncias superficiais apertadas natildeo eacute admissiacutevel Como soluccedilatildeo a este problema foi entatildeo proposto que se passasse parte do corte do contorno para a segunda operaccedilatildeo

Um factor construtivo a ter em conta quando satildeo efectuados cortes no contorno da peccedila eacute que os punccedilotildees responsaacuteveis por este tipo de corte ficam sujeitos durante a operaccedilatildeo a esforccedilos laterais podendo causar a cedecircncia dos mesmos e levando assim agrave criaccedilatildeo de rebarba na peccedila devido ao aumento da folga entre o punccedilatildeo e a matriz Para evitar este efeito satildeo usadas as chamadas reacccedilotildees que satildeo montadas na parte inferior da ferramenta e que servem de apoio ao punccedilatildeo durante a operaccedilatildeo de corte As reacccedilotildees satildeo componentes normalizados em bronze que tecircm como principal caracteriacutestica implantes de grafite auto-lubrificantes (figura 410) Este tipo de componentes tambeacutem se utiliza como elementos de guiamento das colunas das ferramentas (figura 411)

Adopv

Ndd

Eacute

Apep

Figura 411- Elemento de guiamento de punccedilotildees com cargas descentradas

pesar de ser a primeira operaccedilatildeo esta eacute a ulepois de testado o formato se avanccedila para a fa formato satildeo cortados a laser algumas amroduzidas as peccedilas De seguida as amostrerificando-se assim se o formato que se estaacute a

esta operaccedilatildeo eacute tambeacutem realizado o corte quos quais serviratildeo para pilotar a peccedila durante estaque aos que abrem as chamadas janelas qu

tambeacutem nesta operaccedilatildeo que eacute feita a marcaccedilatilde

marcaccedilatildeo da peccedila eacute normalmente realizadaequena gravaccedilatildeo onde normalmente aparece oou coacutedigos internos que permitam um poroduccedilatildeo

Figura 410 - Casquilho usado para guiamento das colunas guia da ferramenta

33

tima a ser construiacuteda pela serralharia Apenas bricaccedilatildeo deste posto da ferramenta Para testar ostras de chapa do material com que seratildeo as satildeo estampadas nas restantes operaccedilotildees utilizar permite a obtenccedilatildeo da peccedila pretendida

e daacute origem a alguns dos furos da peccedila parte o processo Entre estes cortes interiores daacute-se e teratildeo de ser dobradas posteriormente

o da peccedila

no primeiro passo e natildeo eacute mais do que uma siacutembolo do cliente da peccedila assim como datas sterior rastreio e identificaccedilatildeo dos lotes de


Usualmente o marcador com o siacutembolo segue uconcreto da PSA Peugeot Citroeumln existe o chamdimensotildees a utilizar (ANEXO B) Jaacute o maconstituiacutedo pelo um porta caracteres tipo T eestes amoviacuteveis permitindo alteraccedilatildeo simples e

Dada a pequena dimensatildeo desta marcaccedilatildeo envolvidos foram considerados desprezaacuteveis qupara obtenccedilatildeo da peccedila Estima-se que natildeo ultrap

Para as operaccedilotildees de corte a realizar nesta opeestimada pela seguinte foacutermula

Sendo

bull Q ndash Esforccedilo de corte necessaacuteriobull p ndash Periacutemetro de corte em mm bull s ndash Espessura da chapa em mm bull $ - Tensatildeo de rotura em amp )

As variaacuteveis necessaacuterias constam da informaccedilatildeda chapa 117 mm e da tensatildeo de rotura que excepccedilatildeo eacute o periacutemetro de corte que eacute obtido a

++ -

Normalmente este valor 1737 ton eacute aumentad

0 - -

Natildeo havendo outro tipo de esforccedilos considerapara esta operaccedilatildeo

Figura 413 - Peccedila realizada com punccedilatildeo de marcaccedilatildeo

Figura 412 - Punccedilotildees de marcaccedilatildeo

34

ma norma criada pelo proacuteprio cliente No caso ado Coacutedigo MABEC onde estatildeo definidas as

rcador numeacuterico eacute um componente standard por um conjunto de caracteres tipo T sendo raacutepida dos mesmos (ANEXO C)

obtida por simples cunhagem os esforccedilos ando comparados com a forccedila total necessaacuteria assaratildeo os 200 kN de forccedila

raccedilatildeo a forccedila necessaacuteria para o corte pode ser

$

em kg

(

o teacutecnica da peccedila como eacute o caso da espessura proveacutem do material a utilizar 44amp () A traveacutes do AutoCad 4500 mm

amp

o por um coeficiente de seguranccedila de 11 a 12

- +1-23 4 +123

-se 208 ton como sendo o esforccedilo necessaacuterio

422 Segunda Operaccedilatildeo

Nesta operaccedilatildeo ocorrem os primeiros embutidoscontorno da peccedila e se procede agrave dobragem das janelas

Os cortes de contorno ficam concluiacutedno topo de cada peccedila que como se pode ver na figura agrave ultima operaccedilatildeo onde eacute removida

Os embutidos envolvidos nesta operaccedilatildeo satildeoacentuados natildeo apresentando por isso ferramenta contribuindo para

Utilizando a foacutermula jaacute referida no capiacutetulo anterior podeas operaccedilotildees de corte aqui envolvidas

Nesta operaccedilatildeo o periacutemetro de corte obtidoeacute de 1970 mm As restantes v

Figura 415- Representaccedilatildeo Esquemaacutetica 2D da segunda operaccedilatildeo

Embutidos


Segunda Operaccedilatildeo ndash Corte dobragem das janelas e embutidos

ocorrem os primeiros embutidos ao mesmo tempo que eacute concluse procede agrave dobragem das janelas

Os cortes de contorno ficam concluiacuted o de uno topo de cada peccedila que como se pode ver na figura 415 manteacutem as duas

eacute removida

envolvidos nesta operaccedilatildeo satildeo de simples execuccedilatildeo pequnatildeo apresentando por isso grandes dificuldades no proces

contribuindo para tal o facto de serem efectuados com a chapa

foacutermula jaacute referida no capiacutetulo anterior pode-se definir o esforccedilaqui envolvidas

Nesta operaccedilatildeo o periacutemetro de corte obtido recorrendo ao AutoCad tal coAs restantes variaacuteveis mantecircm-se inalteraacuteveis pelo que

Representaccedilatildeo Esquemaacutetica

Figura 414- 3D da peccedila apoacutes a segunda operaccedilatildeo

Embutidos

Janelas


mbutidos

ao mesmo tempo que eacute concluiacutedo o corte do

o de umanteacutem as duas

pequgrandes dificuldades no proces

com a chapa a

se definir o esforccedil

tal co

3D da peccedila apoacutes a segunda operaccedilatildeo

ma pequena zona ma pequena zona

oos nesta operaccedilatildeo com a excepccedilatildenesta operaccedilatildeo com a excepccedilatilde

peccedilas unidas

enos e natildeo muito so de criaccedilatildeo da

o necessaacuterio para

mo anteriormente

35

peccedilas unidas ateacute

enos e natildeo muito so de criaccedilatildeo da inda plana


mo anteriormente

Para o caacutelculo dos esforccedilos de dobragensutilizada para o caacutelculo do esforccedilo

Sendo P o esforccedilo de dobragem

O comprimento da linha de dobragem eacute1591 mm Este valor considera as 2 janelas de cada peccedila

Logo

Considera-se que esta jaacute eacute uma foacutermula com coeficiente de seguranccedila consideraacutevel daiacute que natildeo se aplica um novo coeficiente Ass

Esta foacutermula eacute facilmente aplicaacutevel neste casogeomeacutetrica contudo em dobragensdesta forma

Para o caacutelculo dos esforccedilos de embutidura existem processos de caacutelculo longos e complexos natildeo havendo uma forma simples e aproximadarecorrendo-se entatildeo aos programas de simulaccedilatildeo

Como veremos mais adiante programa de simulaccedilatildeo foi de

423 Terceira Operaccedilatilde

Esta operaccedilatildeo eacute caracterizada por possuir duas operaccedilotildees de estampagem consecutivasnesta operaccedilatildeo que a peccedila ganha grande parte da sua forma


dos esforccedilos de dobragens utilizou-se uma foacutermula praacutetica baseada na foacutecaacutelculo do esforccedilo de corte (Q) fraccionando-a em 23

o esforccedilo de dobragem

da linha de dobragem eacute tal como nos casos anteriores obtidaEste valor considera as 2 janelas de cada peccedila

se que esta jaacute eacute uma foacutermula com coeficiente de seguranccedila consideraacutevel daiacute que natildeo se aplica um novo coeficiente Assim o esforccedilo de dobragem eacute de 409

eacute facilmente aplicaacutevel neste caso por se tratar de uma forma simples e dobragens mais complexas eacute impensaacutevel a realizaccedilatildeo deste c

Para o caacutelculo dos esforccedilos de embutidura existem processos de caacutelculo longos e complexos natildeo havendo uma forma simples e aproximada daiacute que na praacutetica estes natildeo sejam calculados

programas de simulaccedilatildeo

Como veremos mais adiante o esforccedilo total calculado para esta operaccedilatildeo com o programa de simulaccedilatildeo foi de 240 KN ou seja 24 ton

Operaccedilatildeo ndash Estampagem das abas e das nervuras



36

se uma foacutermula praacutetica baseada na foacutermula

teriores obtida pelo AutoCad

se que esta jaacute eacute uma foacutermula com coeficiente de seguranccedila consideraacutevel daiacute que im o esforccedilo de dobragem eacute de 409 ton

uma forma simples e mais complexas eacute impensaacutevel a realizaccedilatildeo deste caacutelculo

Para o caacutelculo dos esforccedilos de embutidura existem processos de caacutelculo longos e complexos daiacute que na praacutetica estes natildeo sejam calculados

esta operaccedilatildeo com o auxiacutelio do

ervuras

Esta operaccedilatildeo eacute caracterizada por possuir duas operaccedilotildees de estampagem consecutivas e eacute

Figura 417 - 3D da peccedila apoacutes terceira operaccedilatildeo3D da peccedila apoacutes terceira operaccedilatildeo

Figura 416 - Representaccedilatildeo Esquemaacutetica 2D da terceira operaccedilatildeo

Representaccedilatildeo Esquemaacutetica 2D da

Para aleacutem do estampado das nervuras dobradas juntando-se assim agraves restantes 4 abas 2 em carealizada uma preacute-dobragem na peccedila que na operaccedilatildeo seguinte ficaraacute completa

A preacute-dobragem da peccedila nesta operaccedilatildeo foi decida em virtude de se ter detectado saiacuteda numa das abas de topo de cada peccedila que impediria a sua estampagem se fosse mantida a forma planar inicial Para aleacutem disso facilita ainda o posicionamento da peccedila na operaccedilatildeo seguinte

Na figuroperaccedilatildeochapa en

Na fase o responfase 2 qu

Figura 418 - Esquema dos principais componentes da

1

3

Chapa

Fase 1


aleacutem do estampado das nervuras nas superfiacutecies laterais da peccedila estas satildeo tambeacutem assim agraves restantes 4 abas 2 em cada topo de cada

dobragem na peccedila que na operaccedilatildeo seguinte ficaraacute completa

dobragem da peccedila nesta operaccedilatildeo foi decida em virtude de se ter detectado s abas de topo de cada peccedila que impediria a sua estampagem se fosse mantida

Para aleacutem disso facilita ainda o posicionamento da peccedila na operaccedilatildeo

o respon

1 ndash Punccedilatildeo

2 ndash Calcador

3 ndash Matriz

4 ndash Almofada

Esquema dos principais componentes da terceira operaccedilatildeo

Fase 0

1

4

2

3

Fase 2


laterais da peccedila estas satildeo tambeacutem de cada peccedila Eacute ainda


dobragem da peccedila nesta operaccedilatildeo foi decida em virtude de se ter detectado uma contra s abas de topo de cada peccedila que impediria a sua estampagem se fosse mantida


Almofada

Fase 3

a 418 eacute possiacutevel compreender A fase 0 corresponde agrave posiccedilatildeo inicial ou seja quando a operaccedilatildeo eacute alimentada a contra-se posicionada mas aind

1 da figura 419 podesaacutevel por manter a ando eacute feita a dobragem

Figura

eacute possiacutevel compreender de uma forma geral os principais fase 0 corresponde agrave posiccedilatildeo inicial ou seja quando a operaccedilatildeo eacute alimentada a

se posicionada mas ainda natildeo ocorreu qualquer movimento

pode ver-se que o calcador eacute o primeiro componente a actuar saacutevel por manter a peccedila fixa na sua posiccedilatildeo e impedir um arqueamento da chapa na

obragem

Figura 419 - Esquema da terceira operaccedilatildeo

37

os principais componentes desta fase 0 corresponde agrave posiccedilatildeo inicial ou seja quando a operaccedilatildeo eacute alimentada a

a natildeo ocorreu qualquer movimento da ferramenta

eacute o primeiro componente a actuar este eacute fixa na sua posiccedilatildeo e impedir um arqueamento da chapa na


38

Eacute na fase 2 que ocorre a primeira operaccedilatildeo de estampagem neste caso uma dobragem Apoacutes o calcador calcar a peccedila o punccedilatildeo desce ateacute agrave posiccedilatildeo demonstrada na figura Este movimento garante a dobragem a peccedila uma vez que as molas que sustentam a almofada satildeo dimensionadas para aguentar o esforccedilo necessaacuterio agrave dobragem garantindo assim a imobilidade da almofada ateacute que a forccedila exercida pela prensa seja superior

Para a selecccedilatildeo das molas a utilizar na almofada recorre-se ao auxiacutelio do programa de simulaccedilatildeo que indicaraacute a forccedila de molas necessaacuteria de modo a permitir a realizaccedilatildeo da estampagem na almofada

Na uacuteltima fase o calcador e o punccedilatildeo funcionam como um punccedilatildeo soacute e descem em direcccedilatildeo agrave matriz sempre com a forccedila contraacuteria da almofada que apesar de vencida e de recuar garante a fixaccedilatildeo da peccedila contra o punccedilatildeo O movimento de descida eacute feito ateacute que a almofada fique em concordacircncia com a matriz Ao longo da descida a chapa foi sujeita a uma dobragem nas abas ao mesmo tempo que foram efectuados diversos embutidos criando-se assim as nervuras nas laterais das peccedilas

424 Quarta Operaccedilatildeo ndash Estampagem das faces laterais

Esta operaccedilatildeo daacute a forma final agrave peccedila atraveacutes da dobragem completa das faces laterais da peccedila

Figura 420 - 3D da peccedila apoacutes quarta operaccedilatildeo Figura 421 - Representaccedilatildeo esquemaacutetica 2D da quarta operaccedilatildeo


Devido ao retorno elaacutestico e tendo em conta o acircngulo pretendido a peccedila natildeo eacute posicionada com a face superior na horizontal Desta forma a estampagem que apenas permite que as faces fiquem verticais consegue infligir agrave peccedila um acircngulo inferior a 90ordm entre a face superior e a face esquerda (figura 422)

O acircngulo a que eacute sujeita a face esquerda tem que ser superior ao pretendido para que posteriormente seja compensado o retorno elaacutestico e esta recue para o acircngulo pretendido

Nesta operaccedilatildeo o caacutelculo do acircngulo de compensaccedilatildeo do retorno elaacutestico eacute conseguido com o auxiacutelio do software de simulaccedilatildeo

Figura 422 - Antes e Depois da quarta operaccedilatildeo

Figura 423 - Acircngulo entre face lateral e face de topo ( 8672ordm )

39


425 Quinta Operaccedilatildeo ndash Furaccedilatildeo lateral e separaccedilatildeo

A quinta operaccedilatildeo a uacuteltima desta ferramenta eacute onde satildeo realizados os furos das superfiacutecies laterais e eacute feita a separaccedilatildeo da peccedila esquerda da direita

Para a realizaccedilatildeo dos furos visto estes natildeo estarem numa superfiacutecie horizontal mas sim vertical satildeo utilizados carros Estes carros satildeo componentes normalizados que vatildeo permitir a realizaccedilatildeo de furos em direcccedilotildees natildeo verticais ou seja obliacutequos agrave linha vertical de actuaccedilatildeo da prensa

O motivo pelos quais estes furos natildeo foram realizados na primeira operaccedilatildeo juntamente com os restantes prende-se com o facto de ficarem sujeitos a deformaccedilotildees durante as estampagens das operaccedilotildees anteriores Este problema natildeo existe nos furos realizados na zona central da peccedila dado esta face estar sempre calcada

A separaccedilatildeo natildeo eacute mais do que uma pequena operaccedilatildeo de corte realizada na pequena porccedilatildeo de material que une a peccedila esquerda agrave direita

O periacutemetro de corte obtido recorrendo ao AutoCad eacute de 748 mm Pelo qu( Q ) eacute calculado por

1 - 111+-1amp

0 - 1-5 - -6123

O resultado obtido eacute o esforccedilo necessaacuterio para um corte perpendicular agrave esforccedilo da prensa teraacute de ser superior a este e vai depender do acircngulo exisde actuaccedilatildeo e o roleto do carro

43 Apresentaccedilatildeo do trabalho de simulaccedilatildeo realizado

431 Definiccedilatildeo das dimensotildees do esboccedilo (chapa inicial)

A primeira preocupaccedilatildeo no uso da simulaccedilatildeo numeacuterica recai sobre as diminicial da peccedila Para isso e uma vez que o cliente fornece um desenho a primeira etapa passa pela utilizaccedilatildeo de um software destinado agrave definiccedilatildeomodo a garantir que se tenha a quantidade de chapa necessaacuteria para a obten

Carros

Figura 424 - Representaccedilatildeo esquemaacutetica 2D da quinta operaccedilatildeo

40

e o esforccedilo de corte

superfiacutecie assim o tente entre a cunha

ensotildees do esboccedilo 3D da peccedila final a do planificado de ccedilatildeo da peccedila final


41

Para aleacutem de planificar a peccedila este tipo de software permite tambeacutem a realizaccedilatildeo de estudos ldquoNestingrdquo isto eacute estudos sobre a disposiccedilatildeo do planificado da peccedila ao longo de uma banda ou formato de chapa inicial para assegurar a maior economia de mateacuteria-prima na sua produccedilatildeo

A planificaccedilatildeo obtida pode ser disposta em diversas posiccedilotildees no formato da chapa inicial Neste caso concreto devido agraves dimensotildees da maacutequina destinada ao processo aliadas ao nuacutemero de operaccedilotildees a serem executadas obriga a uma soacute escolha

Assim as dimensotildees referidas pelo programa satildeo de 3518x12174 mm Contudo estaacute estabelecido que para cortes de chapa fina como o caso eacute dada uma margem de 5 mm para cada lado Ainda assim e dada a experiecircncia dos projectistas muitas vezes eacute preferiacutevel dar margens um pouco superiores Assim sendo o esboccedilo escolhido teraacute um formato rectangular de 1227x370 mm

Uma vez que em todas as simulaccedilotildees que se iratildeo realizar seraacute apenas simulada uma das duas peccedilas obtidas com este formato o formato utilizado nas simulaccedilotildees seraacute de 6135x370mm

Figura 425 - Planificaccedilatildeo da peccedila e dimensotildees de chapa necessaacuterias

Figura 426 - Peccedila a planificar


432 Definiccedilatildeo do contorno do planificado

Tendo a primeira operaccedilatildeo da ferramenta como objectivo efectuar o corte exterior que daraacute o contorno do planificado da peccedila assim como os cortes interiores de zonas sujeitas a posterior estampagem a definiccedilatildeo destes contornos eacute o passo seguinte a dar

Para isso seraacute utilizada uma ferramenta disponiacutevel no software de simulaccedilatildeo que permite definir a linha de corte designada tecnicamente por ldquoTrimrdquo

Com o objectivo de definir como deve ser efectuado o corte das janelas existentes nas superfiacutecies laterais comeccedila-se entatildeo por simular a sua estampagem que ocorre na segunda operaccedilatildeo da ferramenta o que permitiraacute obter o contorno adequado destes cortes

Posteriormente seraacute definido o contorno exterior da peccedila pelo mesmo processo isto eacute simulando a sua estampagem que se realiza na terceira operaccedilatildeo da ferramenta

4321 Contorno das janelas

43211 Preparaccedilatildeo da simulaccedilatildeo

Para definirmos em detalhe o contorno dos cortes a fazer para obter as referidas janelas eacute necessaacuterio fornecer ao software uma geometria que seraacute utilizada para criar os respectivos punccedilotildees matrizes e cerra-chapas

A geometria a introduzir parte do desenho original e eacute trabalhado em CAD a 3D dando-lhe a forma a obter no final da segunda operaccedilatildeo Neste caso devido agrave necessidade dos punccedilotildees para embutir as janelas estes foram tambeacutem criados em CAD a 3D e adicionados ao desenho original

Figura 427 - Geometria Introduzida para a simulaccedilatildeo da segunda operaccedilatildeo

42


Como a geometria introduzida possui furos eacute necessaacuterio proceder agrave sua remoccedilatildeo de modo a natildeo adulterar os caacutelculos dos esforccedilos da operaccedilatildeo uma vez que natildeo se realizam agora

Com esta geometria atraveacutes da selecccedilatildeo das superfiacutecies pretendidas eacute possiacutevel criar os trecircs

componentes da ferramenta necessaacuterios para a realizaccedilatildeo da estampagem matriz punccedilatildeo e cerra-chapas

A matriz utilizada na simulaccedilatildeo colocada na parte superior da ferramenta consiste num plano com as fecircmeas para os dois embutidos e os rasgos para os punccedilotildees responsaacuteveis pela dobragem das janelas

Como se pode ver pelas imagens a matriz da simulaccedilatildeo e a matriz criada no projecto satildeo em tudo idecircnticas Este pormenor eacute muito importante para que os resultados da simulaccedilatildeo sejam os mais reais possiacuteveis

Embutidos

Janelas

Embutidos Janelas

Figura 429 - Matriz da segunda operaccedilatildeo (Projecto)

Figura 428 - Matriz utilizada na simulaccedilatildeo da segunda operaccedilatildeo

43


O cerra-chapas tem como funccedilatildeo prender a chapa contra a matriz evitando enrugamentos e garantindo um bom estiramento do material sendo a sua geometria um plano com furos nas zonas por onde passaratildeo os punccedilotildees

Os punccedilotildees a utilizar nesta operaccedilatildeo seratildeo os machos que vatildeo criar os embutidos e as dobras nas janelas

Figura 431 - Punccedilotildees da simulaccedilatildeo da segunda operaccedilatildeo

Figura 430 - Cerra-chapas da simulaccedilatildeo da segunda operaccedilatildeo

44


45

Contudo as ferramentas natildeo satildeo definidas imediatamente apoacutes dada a geometria antes disso eacute preciso definir o tipo de simulaccedilatildeo que se pretende realizar e indicar-se o tipo de estampagem a realizar o sentido da gravidade a espessura da chapa e a qual o lado da peccedila a que se refere a geometria importada

Podem ser simulados vaacuterios tipos de estampagem Uma estampagem simples sem recurso a um pisador apenas um punccedilatildeo e uma matriz ou uma estampagem em que existe um pisador ou um cerra-chapas e na qual a posiccedilatildeo da matriz e do punccedilatildeo estatildeo alternadas Uma outra possibilidade de simulaccedilatildeo diz respeito agraves operaccedilotildees de corte

No caso em estudo pretende-se ter uma matriz superior um punccedilatildeo inferior e um cerra-chapas

A definiccedilatildeo da espessura e do lado da peccedila considerado permite a criaccedilatildeo de offsets necessaacuterios agrave conjugaccedilatildeo dos punccedilotildees matrizes cerra-chapas e peccedila

Outras variaacuteveis que devem ser definidas para aleacutem dos movimentos dos componentes da ferramenta do material e da geometria da chapa inicial satildeo as condiccedilotildees de lubrificaccedilatildeo a forccedila das molas e outras informaccedilotildees extras para casos especiacuteficos

Para o formato da chapa que poderia ter sido desenhado livremente ou segundo uma forma geomeacutetrica preferiu-se proceder agrave sua importaccedilatildeo a partir do CAD 3D pois jaacute tinha sido estudada uma aproximaccedilatildeo ao formato que seria necessaacuterio fornecer a esta operaccedilatildeo Com isto pretende-se reduzir o tempo da simulaccedilatildeo de ldquoTrimrdquo

Figura 432 - Menu de escolha do tipo de simulaccedilatildeo


Os punccedilotildees as matrizes e os cerra-chapas uma vez definidas as suas geometria satildeo posicionados com indicaccedilatildeo do sentido de actuaccedilatildeo sendo tambeacutem interessante a possibilidade de os considerar como natildeo activos estacionaacuterios com movimento ou com forccedila

Ao seleccionar a forccedila exercida por pisadores e cerra-chapas define-se a carga das molas a utilizar para actuaccedilatildeo destes e que posteriormente seraacute utilizada no dimensionamento das molas no projecto da ferramenta

Uma vez definidas as variaacuteveis da simulaccedilatildeo eacute necessaacuterio definir tambeacutem as propriedades das etapas da operaccedilatildeo

A primeira etapa eacute onde se simula a acccedilatildeo da alimentaccedilatildeo do formato pelo transfer ao posto da ferramenta Considerando apenas a actuaccedilatildeo do cerra-chapas sobre o qual eacute largada a chapa simula-se o efeito da gravidade para verificar a estabilidade da peccedila

A etapa seguinte consiste em prender a chapa entre o cerra-chapas e a matriz Aqui e tal como na etapa anterior o punccedilatildeo manteacutem-se inactivo e o cerra-chapas estacionaacuterio A matriz estaacute animada de um movimento descendente

Na terceira e uacuteltima etapa ocorre a deformaccedilatildeo da chapa Aqui o punccedilatildeo vai trabalhar como um corpo riacute cerra-chapas eacute configurado e da matriz em direcccedilatildeo ao pdo cerra-chap

Estamos agoas simulaccedilotildeerealizado umferramenta ecorrectos

Figura 433 - Caracteriacutesticas do material retirado da base de dados do programa

gido e estacionaacuterio oferecendo assim resistecircncia agrave chapa O para oferecer uma resistecircncia de 30 kN ao movimento descendent

46

unccedilatildeo A matriz ao vencer a forccedila das molas provoca o movimento descendente as levando a chapa a deslizar ao longo do punccedilatildeo efectuando-se a estampagem

ra em condiccedilotildees de realizar a simulaccedilatildeo no entanto devido ao elevado tempo que s podem tomar antes de se iniciar uma simulaccedilatildeo pela primeira vez deve ser a verificaccedilatildeo preacutevia assegurando que no movimento dos componentes da

stes natildeo colidem e de que estatildeo bem posicionadas para efectuar os movimentos

43212 Verificaccedilatildeo dos resultados intermeacutedios da simulaccedilatildeo

Apoacutes o processamento da simulaccedilatildeo eacute possiacutevel informaccedilatildeo graacutefica que o programa

Neste momento e com a simulaccedilatildeo jaacute realizada efectuapretende optimizar o contorno

Facilmente se pode verificar naesperado tendo-se conseguido os embutidos e d

Ao verificar o estado geral da peccedilauma forma eficaz e natildeo levantam quaisquer questotildees Jaacute no que toca agraves dobras das abas das janelas estas apresentam ligeiras indicaccedilotildees de fissesta indicaccedilatildeo natildeo representa preocupaccedilatildeo para a equipa dobra e a existecircncia de inuacutemeros casos de sucesso pois considerado como positiv

Figura 434 - Visualizaccedilatildeo do decorrer da simulaccedilatildeo da segunda operaccedilatildeo

Figura 435 - Contorno representativo dos limites de formabilidade da peccedila e respectivas zonas criacuteticas


Verificaccedilatildeo dos resultados intermeacutedios da simulaccedilatildeo

Apoacutes o processamento da simulaccedilatildeo eacute possiacutevel navegar ao longo desta visualizando a diversa que o programa de simulaccedilatildeo permite em qualquer ponto da estampagem

Neste momento e com a simulaccedilatildeo jaacute realizada efectua-se uma verificaccedilatildeo da zona pretende optimizar o contorno

Facilmente se pode verificar nas figuras 435 e 436 que a simulaccedilatildeo ocorreu dentro do se conseguido os embutidos e dobras pretendidos

Ao verificar o estado geral da peccedila eacute possiacutevel constatar que os embutidos foram realizados de uma forma eficaz e natildeo levantam quaisquer questotildees Jaacute no que toca agraves dobras das abas das janelas estas apresentam ligeiras indicaccedilotildees de fissura e de possiacutevel risco de fissuraesta indicaccedilatildeo natildeo representa preocupaccedilatildeo para a equipa de projecto dada a simplicidade da dobra e a existecircncia de inuacutemeros casos de sucesso em dobras semelhantes E

considerado como positivo e aceite

Visualizaccedilatildeo do decorrer da simulaccedilatildeo da segunda operaccedilatildeo

Contorno representativo dos limites de formabilidade da peccedila e respectivas zonas criacuteticas


visualizando a diversa permite em qualquer ponto da estampagem

se uma verificaccedilatildeo da zona na qual se

que a simulaccedilatildeo ocorreu dentro do

eacute possiacutevel constatar que os embutidos foram realizados de uma forma eficaz e natildeo levantam quaisquer questotildees Jaacute no que toca agraves dobras das abas das

ura e de possiacutevel risco de fissura Contudo dada a simplicidade da

emelhantes Este resultado eacute


Figura 436 - Pormenor das JanelasPormenor das Janelas

47


Outra informaccedilatildeo relevante que pode ser obtida eacute o esforccedilo a que estatildeo sujeitos os diferentes componentes da ferramenta ao longo do processo

Pode-se entatildeo saber qual a forccedila necessaacuteria para este processo em funccedilatildeo do tempo de processamento usado na simulaccedilatildeo

Visualizando o graacutefico da figura 437 pode-s

Como eacute perceptiacutevel e esperado o esforccedilo doesforccedilo da matriz daiacute que se considere o valda operaccedilatildeo

43213 Inicio do processo de definiccedilatildePara dar inicio ao processo de definiccedilatildeo do cidentificar as linhas de contorno que se encooptimizar

Este passo eacute dado tendo em conta as linhas eser fornecida atraveacutes de uma importaccedilatildeo daspreviamente num formato IGS

Como informaccedilatildeo complementar deve ser inpretende que o programa execute e o desvio

Forccedila (kN)

Forccedila (kN)

Tempo de processamento Tempo de processamento

Matriz

Almofada

Punccedilatildeo

Figura 437 ndash Zoom da figura 437 (Esforccedilo maacuteximo da matriz da segunda operaccedilatildeo)

Figura 438 - Esforccedilo dos componentes da segunda operaccedilatildeo

48

e constatar os esforccedilos dos trecircs componentes

punccedilatildeo somado ao do cerra-chapas iguala o or apresentado para a matriz como o esforccedilo total

o do contorno (operaccedilatildeo de trim) ontorno neste caso das janelas eacute necessaacuterio ntram jaacute deformadas e que se pretendem

xistentes na peccedila jaacute simulada ou poderaacute tambeacutem mesmas caso o trabalho tenha sido realizado

dicado o nuacutemero maacuteximo de iteraccedilotildees que se maacuteximo aceitaacutevel


A definiccedilatildeo do valor maacuteximo de desvio admissiacutevel foi fixada em 01 mm por ser um valor jaacute considerado exigente uma vez que a toleracircncia do contorno das janelas apoacutes estampagem eacute de 15 mm

Uma vez que jaacute se parte de uma geometria que se espera ser semelhante agrave geometria final o nuacutemero de iteraccedilotildees definido foi de 5

43214 Resultados da operaccedilatildeo de trim

Natildeo tendo sido obtido um desvio inferior ao imposto as 5 iteraccedilotildees satildeo executadas tal como indicado anteriormente Apoacutes a conclusatildeo do processo eacute criado um graacutefico automaticamente com os respectivos desvios verificados em cada iteraccedilatildeo A anaacutelise deste graacutefico permite identificar a tendecircncia dos resultados e decidir se haacute benefiacutecios em utilizar o melhor resultado obtido para a execuccedilatildeo de uma nova operaccedilatildeo de trim ou considera-lo como final

No graacutefico apresentado na figura 439 a linha vermelha representa a toleracircncia de 01 mm imposta anteriormente representando a linha azul os resultados obtidos em cada iteraccedilatildeo

Atendendo agrave tendecircncia decrescente do graacutefico seria de prever uma nova simulaccedilatildeo usando a linha de contorno definida na iteraccedilatildeo nuacutemero 5 como linhproacuteximos do intervalo de toleracircncia prepara o contorno das janelas eacute de 15iteraccedilatildeo cumpre os requisitos da peccedila e

Caso estes contornos tivessem toleracircncoperaccedilatildeo de definiccedilatildeo de contorno de utrim para cada janela Uma vez que tambeacutem rejeitadas as soluccedilotildees nas quintervalo de toleracircncia pretendido e o ou

Neste momento pode-se proceder agrave expao projectista da ferramenta como sendna primeira operaccedilatildeo da ferramenta

Des

vio

(mm

)

Nordm de Simulaccedilotildees

Figura 439 - Desvios obtidos para as iteraccedilotildees realizadas na operaccedilatildeo de trim

49

a inicial com o intuito de assim obter resultados mais tendido Contudo uma vez que a toleracircncia definida mm como referido anteriormente o resultado desta como tal natildeo se justifica a repeticcedilatildeo da operaccedilatildeo

ias mais apertadas poderia ser vantajoso o recurso agrave ma forma individual isto eacute realizar uma operaccedilatildeo de ao efectuar a operaccedilatildeo de trim em simultacircneo satildeo ais o contorno de uma das janelas estaacute dentro do tro natildeo

ortaccedilatildeo do contorno obtido na iteraccedilatildeo 5 e fornececirc-lo o o melhor contorno de corte das janelas para realizar


4322 Contorno exterior da peccedila

Tal como para a definiccedilatildeo do contorno das janelas no capiacutetulo anterior teraacute de se realizar a simulaccedilatildeo referente agrave deformaccedilatildeo existente no contorno que se pretende optimizar

Uma vez que o contorno exterior da peccedila eacute executado pela ferramenta na sua terceira operaccedilatildeo proceder-se-aacute agrave sua simulaccedilatildeo

Os passos a seguir satildeo os mesmos referidos anteriormente ou seja partir da geometria da peccedila em CAD 3D e preparar uma superfiacutecie com a qual seja possiacutevel definir os componentes da ferramenta

A geometria fornecida para a simulaccedilatildeo da terceira operaccedilatildeo da ferramenta foi tal como a anterior elaborada em CAD 3D e desta forma os furos foram removidos criando-se tambeacutem o ldquoaddendumrdquo necessaacuterio agrave dobragem das suas abas laterais e de topo

Figura 440 - Geometria da terceira operaccedilatildeo da ferramenta

50


A matriz da simulaccedilatildeo foi considerada coincidente com a geometria fornecida ao programa de simulaccedilatildeo embora apenas o seu interior tenha parte activa no decorrer do processo de simulaccedilatildeo

No caso da almofada da simulaccedilatildeo que seraacute responsaacutevel pela dobragem das superfiacutecies laterais tal como mostra a figura 441 foram retirados os espaccedilos por onde o punccedilatildeo entraraacute assim como a superfiacutecie do ldquoaddendumrdquo

O punccedilatildeo da simulaccedilatildeo eacute constituiacutedo natildeo soacute pelo proacuteprio punccedilatildeo como tambeacutem pelo ldquoaddendumrdquo

As etapas e os processos da simulaccedilatildeo da terceira operaccedilatildeo foram configurados de igual forma agrave simulaccedilatildeo da segunda operaccedilatildeo

Visualizando o resultado final da simulaccedilatildeo apresentado na figura 442 podemos concluir que a simulaccedilatildeo foi bem sucedida uma vez que os resultados satildeo satisfatoacuterios

Figura 441 - Componentes da ferramenta da simulaccedilatildeo da terceira operaccedilatildeo

Matriz

Cerra-Chapas

Punccedilatildeo

51


Figura 442 - Contorno representativo dos limites de formabilidade da peccedila e respectivas zonas criticas apoacutes a terceira operaccedilatildeo

Nesta simulaccedilatildeo para a realizaccedilatildeo da operaccedilatildeo de trim apesar do contorno geral de corte da peccedila ser tambeacutem de 15 mm decidiu-se trabalhar com uma toleracircncia para a execuccedilatildeo de trim de 05 mm maior que a considerada na operaccedilatildeo anterior para que se utilizasse um resultado melhor numa segunda operaccedilatildeo de trim mais apurada

O graacutefico da figura 443 mostra que se ficou muito aqueacutem do valor pretendido sendo no entanto visiacutevel uma melhoria no contorno definido pelo programa de simulaccedilatildeo face ao contorno inicialmente fornecido

Seguindo um raciociacutenio iterativo iniciar-se-aacute um novo processo trim tendo como base os resultados da iteraccedilatildeo nuacutemero 4 definida pelo software que eacute considerada a mais

Des

vio

(mm

)


Figura 443 - Desvios obtidos para as iteraccedilotildees realizadas na primeira operaccedilatildeo de trim

52


satisfatoacuteria

Neste segundo trim eacute exigido um valor de desvio maacuteximo mais apertado 03 mm No entanto como se pode constatar pela figura 444 as novas iteraccedilotildees natildeo conseguem melhorar o resultado jaacute obtido anteriormente muito menos aproximaacute-lo dos 03 mm pretendidos Daiacute que seja considerado entatildeo o contorno obtido na iteraccedilatildeo 4 da simulaccedilatildeo anterior para utilizaccedilatildeo na fase de projecto da ferramenta visto ser aceitaacutevel perante a toleracircncia exigida para o contorno geral da peccedila

Concluiacuteda esta fasecorte das duas primdefinitivas dos punccedil

4323 Notas com

Este estudo foi realdesta informaccedilatildeo aoda primeira e segun

Uma vez que estas todo o interesse simprincipal de observa

Desta forma seratildeooperaccedilotildees anteriore

Des

vio

(mm

)


Figura 444 - Desvios obtidos para as iteraccedilotildees realizadas na segunda operaccedilatildeo de trim

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estatildeo reunidas as condiccedilotildees para que seja possiacutevel executar as acccedilotildees de eiras operaccedilotildees da ferramenta pois poderemos definir as geometrias

otildees e das matrizes

plementares

izado de uma forma raacutepida tendo em conta a urgecircncia do fornecimento projectista Esta informaccedilatildeo permite desenvolver por completo o projecto da operaccedilatildeo da ferramenta

simulaccedilotildees satildeo referentes agrave linha de contorno da peccedila e das janelas eacute de ular todas as operaccedilotildees de estampagem da ferramenta com o objectivo r o comportamento da peccedila ao longo das cinco operaccedilotildees de estampagem

consideradas no inicio de cada operaccedilatildeo as deformaccedilotildees sofridas nas s


433 Simulaccedilatildeo Completa de Todo o Processo de Estampagem

4331 Primeira Operaccedilatildeo ndash Corte e furaccedilatildeo

No caso das operaccedilotildees de corte natildeo existe necessidade de fornecer uma geometria para que sejam criados os componentes da ferramenta

Para definir a zona de corte utilizam-se as linhas de contorno anteriormente obtidas usando directamente os resultados das operaccedilotildees de trim e utilizando do desenho inicialmente fornecido da peccedila as linhas de contorno dos furos normalizados sobre os quais natildeo se realizaram operaccedilotildees de definiccedilatildeo de contorno

Como jaacute referido anteriormente o formato definido para a simulaccedilatildeo teraacute uma dimensatildeo de 6135x370 mm A restante configuraccedilatildeo desta simulaccedilatildeo passa por definir o sentido real da gravidade a espessura da peccedila (117 mm) a qualidade da chapa e as condiccedilotildees de lubrificaccedilatildeo

Uma vez definidos os paracircmetros referidos a execuccedilatildeo da simulaccedilatildeo eacute bastante raacutepida por se tratar apenas de operaccedilotildees de corte que por natildeo envolverem deformaccedilotildees da chapa natildeo obrigam o programa a aplicar o Meacutetodo dos Elementos Finitos

Concluiacuteda a simulaccedilatildeo e comprovados os resultados (figura 445) pode-se avanccedilar para a simulaccedilatildeo da operaccedilatildeo seguinte registando o esforccedilo utilizado para o corte de uma peccedila neste caso muito proacuteximo das 975 ton Para duas peccedilas o esforccedilo necessaacuterio ao corte seria de 195 ton o que podemos considerar estar de acordo com as 208 ton calculadas anteriormente no capitulo 421

Tempo de processamento

Forccedila (kN)

Figura 445 - Planificado da peccedila apoacutes a primeira operaccedilatildeo

Figura 446 - Esforccedilo de Corte da primeira operaccedilatildeo

54


4332 Segunda Operaccedilatildeo ndash Corte dobragem das janelas e embutidos

A diferenccedila entre a simulaccedilatildeo da segunda operaccedilatildeo realizada anteriormente para definiccedilatildeo do contorno e a simulaccedilatildeo que se pretende executar agora reside no formato que agora possuiacute os cortes de contorno e furaccedilotildees realizados na primeira operaccedilatildeo

Nesta operaccedilatildeo o formato seraacute submetido aos cortes de contorno em falta agrave estampagem dos dois embutidos e agrave dobragem das abas das janelas

A geometria adicionada para esta simulaccedilatildeo eacute a mesma que foi utilizada na anterior simulaccedilatildeo da segunda operaccedilatildeo assim como a forma e a configuraccedilatildeo dos componentes da ferramenta Eacute unicamente necessaacuterio identificar os cortes a realizar tal como na simulaccedilatildeo da primeira operaccedilatildeo acima referida

Os resultados obtidos no fim desta simulaccedilatildeo satildeo idecircnticos aos obtidos na simulaccedilatildeo da segunda operaccedilatildeo aquando da definiccedilatildeo do contorno ( figura 447 )

Figura 447 - Contorno representativo dos limites de formabilidade da peccedila e respectivas zonas criacuteticas apoacutes a segunda operaccedilatildeo

55


56

As figuras 448 e 449 apresentam os valores dos esforccedilos necessaacuterios para a realizaccedilatildeo desta operaccedilatildeo nomeadamente 396 ton para o corte e 124 ton para a estampagem dos embutidos e abas das janelas incluindo o esforccedilo necessaacuterio para vencer as molas da almofada 3 ton

Os valores apresentados para o corte 792 ton para duas peccedilas apresentam-se ligeiramente inferior as 91 ton calculadas anteriormente no capiacutetulo 422

Por outro lado no que respeita aos esforccedilos para a dobragem e embutidura da peccedila a diferenccedila registada entre os valores do capiacutetulo 422 e esta simulaccedilatildeo (248 ton para duas peccedilas) poderaacute ser entendida por a formula utilizada no calculo considerar um forte coeficiente de seguranccedila daiacute a importacircncia de se poder comprovar na praacutetica estes valores

4333 Terceira Operaccedilatildeo ndash Estampagem das abas e das nervuras

Entre a simulaccedilatildeo da terceira operaccedilatildeo e a simulaccedilatildeo realizada para a definiccedilatildeo de contorno desta mesma operaccedilatildeo diferem as condiccedilotildees de fornecimento da chapa nomeadamente a espessura natildeo constante da peccedila a existecircncia das janelas jaacute dobradas dos embutidos jaacute realizados e a existecircncia de um novo componente o pisador

As geometrias utilizadas nesta simulaccedilatildeo satildeo as mesmas que se utilizaram anteriormente na simulaccedilatildeo de definiccedilatildeo de contorno desta operaccedilatildeo Contudo devido agrave existecircncia das janelas o espaccedilo para o seu alojamento tem de ser aberto na matriz Devido agrave curvatura e agrave inclinaccedilatildeo das superfiacutecies laterais dobradas na primeira fase da operaccedilatildeo o alojamento para as janelas tem que ser maior que a simples projecccedilatildeo da aacuterea que ocupam (figura 450)

Figura 449 - Esforccedilo de Corte na segunda operaccedilatildeo

Figura 448 - Esforccedilo Necessaacuterio agrave deformaccedilatildeo

N


Forccedila (kN)


Forccedila (kN)


A int(figuraferramdeformalmofacentral419 fa

Ao sernecessdas simulaa criaccedilEsta aproxiforma da matencont

Concluse queestar expectnas ab452)

Figura 450 - Detalhe do aumento do espaccedilo da matriz para a janela devido agrave preacute-dobragem

roduccedilatildeo de um pisador 451) eacute feita porque na enta a peccedila antes de ada entre a matriz e a da eacute presa pela parte tal como mostra a figura se 1

considerado o pisador eacute aacuterio alterar a sequecircncia etapas existentes da ccedilatildeo nomeadamente com atildeo de uma nova etapa

nova etapa de maccedilatildeo eacute adicionada de a actuar o pisador antes riz e para que se mova de ro agrave almofada

iacuteda a simulaccedilatildeo constata- apesar de aparentemente de acordo com as

ativas existem defeitos as das janelas (figura

Pisador

Figura 451- Chapa pousada na almofada

57


Analisando o decorrer da simulaccedilatildeo eacute possiacutevel detectar o inicio e o desenvolver do problema (figura 453) O problema comeccedila com o inicio da deformaccedilatildeo da aba lateral Esta ao ser deformada provoca o repuxe do material da base da aba O efeito ldquoziguezaguerdquo deve-se agrave existecircncia dos embutidos intercalados na aba

Figura 453 - Sequecircncia de deformaccedilatildeo da aba da janela

4334 Soluccedilotildee

Quando foi localrelativamente avprejuiacutezos elevadogrande desvio no

43341 Altera

A primeira soluccedilatildeposterior agrave da dob

A colocaccedilatildeo desta

Figura 452 - Defeito na aba da janela

58

s para o problema da aba das janelas

izado este problema o projecto da ferramenta jaacute se encontrava numa fase anccedilada Assim uma alteraccedilatildeo draacutestica do projecto poderia resultar em s Nesse sentido procuraram-se soluccedilotildees simples e que natildeo levassem a um cumprimento dos prazos

ccedilatildeo do posicionamento da dobragem das janelas

o analisada foi a de passar a dobragem da aba da janela para uma operaccedilatildeo ragem das abas laterais da peccedila ou seja para a quarta ou quinta operaccedilatildeo

dobragem na quinta operaccedilatildeo foi imediatamente descartada


Nesta operaccedilatildeo as faces jaacute estatildeo na vertical obrigando a que a deformaccedilatildeo das abas fosse feita numa direcccedilatildeo perpendicular ao movimento da prensa implicando assim a incorporaccedilatildeo de acessoacuterios normalizados especiacuteficos para este tipo de operaccedilotildees Como jaacute estavam sendo utilizados para a realizaccedilatildeo de operaccedilotildees de furaccedilatildeo nestas faces acessoacuterios deste tipo tal levantava graves problemas de atravancamento que poderiam levar agrave necessidade de introduzir uma operaccedilatildeo a mais na ferramenta Tal situaccedilatildeo era totalmente inadmissiacutevel pois as dimensotildees da ferramenta jaacute ocupavam a totalidade da mesa da prensa para a qual estava destinada

A soluccedilatildeo de utilizar a quarta operaccedilatildeo para o efeito em causa consistia em colocar os punccedilotildees no componente onde assenta a peccedila e aproveitar o movimento de deformaccedilatildeo das faces laterais da peccedila para realizar a dobra O problema desta soluccedilatildeo eacute que natildeo haveria forma de pisar a peccedila ou seja de ter uma matriz que definisse por onde seria realizada a dobra da aba

43342 Reduccedilatildeo do acircngulo da preacute-dobragem

Assumindo que a causa deste problema poderia ser por a peccedila natildeo estar suficientemente pisada pensou-se em reduzir o acircngulo da preacute-dobragem para 8ordm em vez dos iniciais 20ordm Desta forma a abertura na matriz seria menor aumentando-se assim a aacuterea que calcaria a peccedila entre a janela e a dobra lateral e tal deveria ser suficiente para que o material natildeo repuxasse as abas das janelas

Com esta alteraccedilatildeo continuaria a ser possiacutevel executar a aba com contra-saiacuteda nesta operaccedilatildeo e as alteraccedilotildees ao projecto da ferramenta seriam miacutenimas

Foram entatildeo feitas as alteraccedilotildees necessaacuterias na geometria para preparar uma nova simulaccedilatildeo Para aleacutem da alteraccedilatildeo da inclinaccedilatildeo das faces optou-se tambeacutem por criar o addendum no proacuteprio programa de simulaccedilatildeo o que permitiu uma aproximaccedilatildeo da forma ao addendum real

Figura 455 - Addendum Real

Figura 454 - Addendum simulado

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Apoacutes a execuccedilatildeo desta nova simulaccedilatildeo comprovou-se que esta soluccedilatildeo natildeo eliminava o problema (figura 456)

43343 Remoccedilatildeo da preacute-dobragem

Uma vez descartadas as soluccedilotildees anteriores que inicialmente pareciam simples mas que se revelaram ou impraticaacuteveis ou com resultados negativos decidiu-se avanccedilar para a anaacutelise de outras soluccedilotildees que obrigariam a mais trabalho sobre o projecto jaacute realizado na ferramenta

Analisou-se entatildeo de seguida a possibilidade de remover a preacute-dobragem passando a terceira operaccedilatildeo a ser feita sem qualquer preacute-dobragem simultaneamente com as dobras das janelas Isto eacute seria utilizado um pisador plano em vez de possuir uma inclinaccedilatildeo de 8 ou 20 graus

Apesar de aparentemente simples esta alternativa levanta algumas preocupaccedilotildees por ser necessaacuterio dar um acircngulo inferior a 90ordm agrave aba do topo responsaacutevel pela existecircncia das preacute-dobragens originando uma contra-saiacuteda

Para ultrapassar esta dificuldade ponderou-se dobrar as abas a 90ordm na terceira operaccedilatildeo deixando para a quinta operaccedilatildeo atraveacutes da colocaccedilatildeo de uns posticcedilos de calibraccedilatildeo (figura 457) o acerto das abas para o acircngulo pretendido

Esta soluccedilatildeo poderia ser implementada

Figura 457 - Posticcedilo de Calibraccedilatildeo

Figura 456 - Resultado da soluccedilatildeo da reduccedilatildeo do acircngulo da preacute-dobragem

60

por dois processos distintos Um processo consistiria


em realizar os embutidos e as dobras em simultacircneo e o outro processo passaria por estampar os embutidos das superfiacutecies laterais utilizando a forccedila das molas da almofada seguindo-se depois a dobragem das abas laterais e das janelas

A primeira soluccedilatildeo reuniu um maior consenso na equipa contudo decidiu-se fazer novas simulaccedilotildees testando ambos os casos antes de se tomar uma decisatildeo

Uma vez concluiacutedas as simulaccedilotildees de ambos os processos e tendo os resultados obtidos sido semelhantes optou-se por avanccedilar com a primeira soluccedilatildeo porque a segunda opccedilatildeo implicava um maior esforccedilo de molas

Enquanto na primeira soluccedilatildeo se poderiam manter as molas jaacute dimensionadas na fase inicial do projecto 3 molas de 30kN a segunda soluccedilatildeo implicaria a substituiccedilatildeo destas por molas de maior forccedila num esforccedilo total de 365kN Este valor eacute definido pelo proacuteprio programa que o considera como sendo necessaacuterio para a realizaccedilatildeo completa dos embutidos na almofada

Tempo de process

Forccedila (kN)

Figura 458 - Contorno representativo dos limites de formabilidade da peccedila e respectivas zonas criacuteticas apoacutes as simulaccedilotildees

61

amento Tempo de processamento

Forccedila (kN)

Figura 459 - Esforccedilo de molas da segunda soluccedilatildeo

Figura 460 - Esforccedilo de molas da primeira soluccedilatildeo



Nesta operaccedilatildeo apenas ocorre a dobragem das faces laterais natildeo sendo esperados qualquer tipo de defeitos No entanto o uso da simulaccedilatildeo permitiraacute saber os esforccedilos necessaacuterios para a operaccedilatildeo e se o dimensionamento das duas molas a gaacutes a utilizar no pisador eacute suficiente

Para aleacutem desta informaccedilatildeo o programa de simulaccedilatildeo permite-nos analisar o efeito do retorno elaacutestico da peccedila apoacutes a sua deformaccedilatildeo tambeacutem designado frequentemente por springback

Esta informaccedilatildeo eacute uacutetil natildeo soacute para a fase de projecto onde os componentes da ferramenta jaacute seratildeo projectados tendo em conta esse retorno como posteriormente na fase de afinaccedilatildeo da ferramenta

Nesta operaccedilatildeo a ferramenta em vez de possuir um cerra-chapas ou almofada possuiacute um pisador que manteraacute a peccedila bem presa durante a dobragem

Na definiccedilatildeo dos paracircmetros da primeira etapa da simulaccedilatildeo (figura 461 B) eacute definido o movimento descendente do pisador a matriz eacute considerada estacionaacuteria e o punccedilatildeo como natildeo activo

Na segunda etapa da simulaccedilatildeo (figura 461 C) a matriz manteacutem-se riacutegida enquanto o punccedilatildeo inicia o movimento em direcccedilatildeo agrave peccedila e o pisador eacute definido como responsaacutevel por executar uma forccedila de 30 kN 15kN por cada cilindro no seu sentido de trabalho

Terminada a simulaccedilatildeo (figura 462) tal como foi concebida verifica-se que a obtenccedilatildeo da peccedila natildeo apresenta defeitos ou situaccedilotildees preocupantes passando-se entatildeo agrave analise do retorno elaacutestico

Figura 461- Sequecircncia do processo da quarta operaccedilatildeo

A B C

62


63

43351 O efeito do retorno elaacutestico na quarta operaccedilatildeo

Para a anaacutelise dos efeitos do retorno elaacutestico na peccedila tecircm de ser definidas as restriccedilotildees a que estaacute sujeita No caso concreto natildeo foi imposta qualquer restriccedilatildeo uma vez que se pretende analisar o retorno elaacutestico total da peccedila nas condiccedilotildees de fornecimento da peccedila ao cliente

O valor do retorno elaacutestico eacute calculado pelo programa de simulaccedilatildeo apresentando quer o deslocamento linear que o deslocamento angular (figura 463)

Os resultados fornecidos pelo programa mostram que o valor maacuteximo do retorno elaacutestico das superfiacutecies laterais eacute de 24ordm

Este valor seraacute levado em consideraccedilatildeo no projecto do punccedilatildeo e da matriz com correcccedilotildees nos raios de cada um e no jogo entre eles provocando-se uma ligeira reduccedilatildeo de espessura da peccedila localizada na zona da dobram criando um vinco que quebra as tensotildees que originam o retorno elaacutestico

Figura 463 - Retorno Elaacutestico da peccedila

Figura 462 - Peccedila apoacutes simulaccedilatildeo da quarta operaccedilatildeo


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Na quinta operaccedilatildeo da ferramenta satildeo executados alguns cortes nas superfiacutecies laterais da peccedila atraveacutes do uso de carros que transformam o movimento vertical descendente da ferramenta num movimento horizontal

Atraveacutes da simulaccedilatildeo satildeo obtidos os esforccedilos de corte envolvidos 175 ton (figura 464) Para duas peccedilas o valor seraacute de 35 ton o que coincide com os valores estimados anteriormente no capiacutetulo 425

No entanto porque foram utilizados carros para executar estes cortes o esforccedilo necessaacuterio da prensa eacute maior que o estipulado pelo programa porque este natildeo considera as perdas de forccedila que se verificam com a utilizaccedilatildeo dos carros

Como existem vaacuterios modelos de carros dispondo de diferentes acircngulos de inclinaccedilatildeo do plano as forccedilas resultantes variam pelo que a sua selecccedilatildeo eacute efectuada pelo projectista da ferramenta

434 Solicitaccedilatildeo de uma modificaccedilatildeo na peccedila

Raramente acontece neste sector industrial que a peccedila final a produzir coincida com a peccedila que deu origem a todo o processo de desenvolvimento

As modificaccedilotildees surgem inopinadamente podendo ser de pequena importacircncia como eacute o caso de variaccedilotildees de raios ou levando muitas vezes ao reiniacutecio de todo o projecto da ferramenta

Estas modificaccedilotildees podem acontecer pelos mais diversos motivos Umas vezes satildeo os clientes que jaacute depois da peccedila negociada necessitam de a alterar e outras eacute o proacuteprio fabricante da ferramenta que na fase do projecto se depara com dificuldades na obtenccedilatildeo da peccedila e solicita essas alteraccedilotildees Os custos envolvidos nestas situaccedilotildees satildeo normalmente da responsabilidade de quem as solicita

Figura 464 - Esforccedilos de corte da quinta operaccedilatildeo Tempo de processamento

Forccedila (kN)

No decorrer deste projecto e numa fase jaacute bastante adiantada foi solicitada uma modificaccedilatildeo pelo cliente final que consistia na introduccedilatildeo de dois embutidos em cada superfiacutecie lateral junto a um dos embutidos jaacute existentes con

4341 Anaacutelise de diferentes

Apoacutes anaacutelise da modificaccedilatildeo solicitada foram discutidas trecircs mesma e foi tambeacutem estudada a possiacutevel apresentaccedilatildeo de uma alternativa agrave alteraccedilatildeo solicitada pelo cliente que no ponto de vista do construtor da ferramenta poderia ser maisfavoraacutevel para o projecto

A primeira hipoacutetese consistia na adiccedilatildeo dos novos embutidosqterceira operaccedilatildeo e trabalhando em simultacircneo com os outros punccedilotildeesdobragem das abas e criaccedilatildeo dos embutidos nas superf

Desta forma o processo manter

No entanto a adiccedilatildeo destes punccedilotildees implicaria a remoccedilatildeo de parte consideraacutevel da almofada responsaacutevel por segurar a peccedila467 o que deixa adivinhar um enrugamento da peccedila nesta zona

Figura

Figura 466 - Almofada existente


No decorrer deste projecto e numa fase jaacute bastante adiantada foi solicitada uma modificaccedilatildeo pelo cliente final que consistia na introduccedilatildeo de dois embutidos em cada superfiacutecie lateral junto a um dos embutidos jaacute existentes conforme mostra a figura 465

de diferentes soluccedilotildees e correspondentes resultados

Apoacutes anaacutelise da modificaccedilatildeo solicitada foram discutidas trecircs hipoacuteteses de implementaccedilatildeo da mesma e foi tambeacutem estudada a possiacutevel apresentaccedilatildeo de uma alternativa agrave alteraccedilatildeo solicitada pelo cliente que no ponto de vista do construtor da ferramenta poderia ser mais

sistia na adiccedilatildeo dos novos embutidos usando

trabalhando em simultacircneo com os outros punccedilotildeesabas e criaccedilatildeo dos embutidos nas superfiacutecies laterais

Desta forma o processo manter-se-ia inalteraacutevel

No entanto a adiccedilatildeo destes punccedilotildees implicaria a remoccedilatildeo de parte consideraacutevel da almofada responsaacutevel por segurar a peccedila como se pode constatar pela comparaccedilatildeo das figuras 466 e

o que deixa adivinhar um enrugamento da peccedila nesta zona

Figura 465 - Modificaccedilatildeo exigida pelo cliente final

Almofada existente Figura 467 - Almofada necessaacuteria para efectuar alteraccedilatildeo


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No decorrer deste projecto e numa fase jaacute bastante adiantada foi solicitada uma modificaccedilatildeo pelo cliente final que consistia na introduccedilatildeo de dois embutidos em cada superfiacutecie lateral

e correspondentes resultados

hipoacuteteses de implementaccedilatildeo da mesma e foi tambeacutem estudada a possiacutevel apresentaccedilatildeo de uma alternativa agrave alteraccedilatildeo solicitada pelo cliente que no ponto de vista do construtor da ferramenta poderia ser mais

um processo simples

trabalhando em simultacircneo com os outros punccedilotildees responsaacuteveis pela

No entanto a adiccedilatildeo destes punccedilotildees implicaria a remoccedilatildeo de parte consideraacutevel da almofada a comparaccedilatildeo das figuras 466 e

Almofada necessaacuteria para efectuar

ue passa pela criaccedilatildeo dos respectivos punccedilotildees e matrizes pela criaccedilatildeo dos respectivos punccedilotildees e matrizes de estampagem de estampagem introduzindo-os na


A simulaccedilatildeo realizada para anaacutelise desta soluccedilatildeo natildeo revelou contudo ao contraacuterio do esperado qualquer enrugamento na zona natildeo pisada da peccedila (figura 468)

No entanto a experiecircncia da equipa aconselhou a que esta soluccedilatildeo fosse descartada por se considerarem pouco provaacuteveis os resultados da simulaccedilatildeo

A segunda possiacutevel soluccedilatildeo avanccedilada para introduzir a modificaccedilatildeo pretendida passa por efectuar os novos embutidos na proacutepria almofada

Esta soluccedilatildeo implicaria no entanto um aumento do esforccedilo das molas da almofada e consequente substituiccedilatildeo por outras de maior capacidade contudo permitiria a estampagem sem remoccedilatildeo de nenhuma parte da almofada

Todavia apesar das consideraccedilotildees anteriores esta soluccedilatildeo apresenta a vantagem de no caso que natildeo se obtivessem os resultados pretendidos seria possiacutevel corrigir facilmente a almofada na ferramentaria e passar para a hipoacutetese anterior sem grandes custos ou complicaccedilotildees

Apoacutes a realizaccedilatildeo da simulaccedilatildeo para anaacutelise desta segunda opccedilatildeo observou-se que no decorrer do processo nomeadamente quando os novos embutidos satildeo conformados pela almofada existe um enrugamento do material (Figura 469) Este enrugamento eacute originado

Figura 469 - Enrugamento observado apoacutes a realizaccedilatildeo dos novos embutidos na almofada

Figura 468 - Qualidade superficial da peccedila

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pelo facto da peccedila natildeo estar pisada na zona consequente ao embutido devido ao espaccedilo existente para a passagem dos punccedilotildees

Apesar de no final da simulaccedilatildeo da operaccedilatildeo natildeo existir qualquer indiacutecio de problema na qualidade da peccedila considerou-se ser elevado o risco desta soluccedilatildeo por receio de que uma a ferramenta na prensa o enrugamento natildeo

tivesse condiccedilotildees de escoamento e fosse sim esmagado

A terceira soluccedilatildeo avanccedilada para simulaccedilatildeo dado o aparente fracasso das anteriores considera a estampagem simultacircnea na almofada dos novos embutidos e dos jaacute existentes nas superfiacutecies laterais sendo entatildeo a peccedila totalmente pisada durante todo o processo

Da informaccedilatildeo obtida no software de simulaccedilatildeo para a realizaccedilatildeo completa destes embutidos na almofada satildeo necessaacuterios pouco mais de 500 kN Ora estando jaacute o projecto com 3 molas num total de 90kN os embutidos natildeo seratildeo totalmente estampados na almofada a menos que se substituiacutessem as molas seraacute sim dada uma primeira conformaccedilatildeo aos embutidos Deste modo a peccedila estaraacute presa e a estampagem seraacute sempre acompanhada

Dados os resultados obtidos nesta terceira soluccedilatildeo considerou-se ser este o processo a seguir

Figura 470 - Contorno representativo dos limites de formabilidade da peccedila e respectivas zonas criacuteticas apoacutes primeiras estampagens na almofada


Forccedila (kN)

Figura 471 - Forccedila de molas necessaacuteria

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4342 Proposta de alteraccedilatildeo da peccedila

Em reforccedilo da decisatildeo tomada foi decido analisar as espessuras da peccedila nas zonas modificadas

Esta anaacutelise revelou reduccedilotildees de espessura na zona dos novos embutidos (Figura 472) para valores agrave volta de 1mm

Com o intuito de uma alteraccedilatildeo agrave mo

Caso esta hipoacutetese

A alteraccedilatildeo consispara a zona onde o

Figura 472 - Espessuras obtidas nos novos embutidos

facilitar a estampagem da peccedila e obter melhores resultados projectou-se dificaccedilatildeo do cliente

se mostre favoraacutevel avanccedilar-se-aacute com a sua negociaccedilatildeo

tia como mostra a figura 473 no prolongamento do embutido jaacute existente cliente pretendia os novos embutidos

Figura 473 - Proposta Gestamp Aveiro

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apresentando espessuras proacuteximas da espessura nominal da peccedila ( figura 475)

Figura 474 - Contorno representativo dos limites de formabilidade da peccedila e respectivas zonas criticas da peccedila proposta pela Gestamp Aveiro

Figura 475 - Espessuras obtidas na proposta de modificaccedilatildeo

Os resultados mostram-se bastante bons O embutido a propor eacute estampado sem problemas

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5 Uso do Meacutetodo dos Elementos Finitos para aprovaccedilatildeo do processo de embutidura de uma peccedila

A peccedila apresentada na Figura 51 eacute um componente a aplicar em portas de um automoacutevel

O objectivo deste estudo eacute definir as condiccedilotildees para obter uma peccedila direita e uma peccedila esquerda por embutidura numa soacute operaccedilatildeo

Por isso natildeo seratildeo consideradas nas simulaccedilotildees as correspondentes operaccedilotildees de corte do contorno nem das furaccedilotildees a executar nas operaccedilotildees posteriores

O estudo do desenho da peccedila revela algumas situaccedilotildees problemaacuteticas para o sucesso da operaccedilatildeo A existecircncia de um embutido tatildeo profundo ao longo da peccedila tipo nervura como mostra a figura da peccedila leva a crer que este funcione como um freio ao fluxo da chapa e condicione toda a sua estampagem

A peccedila apresenta um atravancamento geral de 662x173mm e cerca de 16 mm de altura

utilizar para a fabricaccedilatildeo deste componente eacute um accedilo de alto limite elaacutestico com a

Figura 51 - Peccedila 914+915

A chapa a

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designaccedilatildeo de DP590 e uma espessura de 117 mm

O recurso agrave simulaccedilatildeo para definir o processo de embutidura da peccedila tal como referido atraacutes eacute muito uacutetil natildeo soacute pela anaacutelise de viabilidade mas tambeacutem para comprovar o posicionamento das duas peccedilas esquerda e direita uma em relaccedilatildeo agrave outra na ferramenta de estampar


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Tal disposiccedilatildeo influenciaraacute as dimensotildees do formato da chapa e consequentemente o consumo de material

Devido aos vaacuterios planos natildeo paralelos da peccedila haacute que definir em que posiccedilatildeo deve estar para que a estampagem seja feita sem qualquer contra-saiacuteda Para isso recorre-se ao software de simulaccedilatildeo que de uma forma instantacircnea determina a melhor maneira de o fazer

O posicionamento dado agrave peccedila para a estampagem sem contra-saiacutedas coloca os planos onde estatildeo localizadas as furaccedilotildees num plano que natildeo estaacute perpendicular ao movimento vertical da corrediccedila da prensa o que obrigaraacute a algumas soluccedilotildees de recurso para a execuccedilatildeo dos furos

Tendo em conta o processo de alimentaccedilatildeo da peccedila que se quer sempre pelo processo mais simples procura-se uma soluccedilatildeo na qual a ferramenta possa ser alimentada com chapa em bobine evitando-se assim um sobrecusto agregado agrave operaccedilatildeo de corte dos formatos e manuseamentos

Para alcanccedilar tal objectivo as peccedilas tecircm que ser estampadas unidas

51 Peccedilas esquerda e direita ligadas por uma superfiacutecie longitudinal

Com as peccedilas ligadas como apresentado na figura 52 a principal vantagem ocorreraacute posteriormente nas operaccedilotildees de furaccedilatildeo

Os furos existentes nos extremos de cada peccedila seratildeo usados para guiamento durante as operaccedilotildees seguintes Estes furos tecircm de ser obrigatoriamente feitos perpendicularmente com a sua superfiacutecie Ora natildeo estando as suas superfiacutecies paralelas ao cabeccedilote da prensa satildeo necessaacuterios carros aeacutereos cuja colocaccedilatildeo eacute feita nos extremos da ferramenta o que facilita a sua implantaccedilatildeo

Figura 52 - Punccedilatildeo utilizado na opccedilatildeo das peccedilas ligadas por uma superfiacutecie longitudinal


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Os resultados obtidos na simulaccedilatildeo apresentam elevadas zonas de risco de fissura e mesmo fissuras

Estes resultados natildeo satildeo surpreendentes a forma como as peccedilas estatildeo ligadas natildeo permite o escoamento do material proveniente do lado interior da chapa jaacute que esta eacute traccionada devido agrave igual deformaccedilatildeo de ambas as peccedilas

52 Peccedilas esquerda e direita ligadas por uma superfiacutecie transversal

Com este processo continua a ser possiacutevel a alimentaccedilatildeo da chapa a partir de bobine tendo como inconveniente a dificuldade de colocaccedilatildeo dos carros aeacutereos para execuccedilatildeo dos furos na zona de ligaccedilatildeo das duas peccedilas

Figura 54 - Punccedilatildeo utilizado na opccedilatildeo das peccedilas ligadas por uma superfiacutecie transversal


Os resultados obtidos nesta simulaccedilatildeo satildeoqualquer indicaccedilatildeo de fissura e mesmo a indicaccedilatildeo de risco de fissura eacute praticamente inexistente aparecendo apenas numa zona da peccedila conforme se assinala na fig

Para estes resultados contribui omaterial que se pode escoar a partir daiacute natildeo obrigando a que todo o material seja deslocado do lado contraacuterio Deste modo reduziram

No entanto devido agrave complexidade da peccedila a indicaccedilatildeo do risco de fissura natildeo deixa de ser preocupante mas por se tratar de um problema localizado e natildeo ser demasiado prolongado eacute possiacutevel solicitar ao cliente final da peccedila uma alteraccedilatildeo do raio envolvido para facilprocesso


Os resultados obtidos nesta simulaccedilatildeo satildeo bastante melhores que os anteriores natildeo havendo qualquer indicaccedilatildeo de fissura e mesmo a indicaccedilatildeo de risco de fissura eacute praticamente

aparecendo apenas numa zona da peccedila conforme se assinala na fig

Para estes resultados contribui o facto de a peccedila estar livre longitudinalmente havendo entatildeo material que se pode escoar a partir daiacute natildeo obrigando a que todo o material seja deslocado do lado contraacuterio Deste modo reduziram-se os problemas existentes no estudo anterior

evido agrave complexidade da peccedila a indicaccedilatildeo do risco de fissura natildeo deixa de ser preocupante mas por se tratar de um problema localizado e natildeo ser demasiado prolongado eacute possiacutevel solicitar ao cliente final da peccedila uma alteraccedilatildeo do raio envolvido para facil


nteriores natildeo havendo qualquer indicaccedilatildeo de fissura e mesmo a indicaccedilatildeo de risco de fissura eacute praticamente

aparecendo apenas numa zona da peccedila conforme se assinala na figura 56

longitudinalmente havendo entatildeo material que se pode escoar a partir daiacute natildeo obrigando a que todo o material seja deslocado

se os problemas existentes no estudo anterior

evido agrave complexidade da peccedila a indicaccedilatildeo do risco de fissura natildeo deixa de ser preocupante mas por se tratar de um problema localizado e natildeo ser demasiado prolongado eacute possiacutevel solicitar ao cliente final da peccedila uma alteraccedilatildeo do raio envolvido para facilitar o

Figura 56 6 - Pormenor da imagem anterior (acircngulo oposto)

Figura 55 - Contorno representativo dos limites de formabilidade da peccedila e respectivas zonas criacuteticasContorno representativo dos limites de formabilidade da peccedila e respectivas zonas criacuteticasContorno representativo dos limites de formabilidade da peccedila e respectivas zonas criacuteticas

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521 Proposta de alteraccedilatildeo de raio de concordacircncia

Como referido anteriormente as alteraccedilotildees de peccedilas no sector automoacutevel estatildeo sujeitas a procedimentos rigorosos mais ou menos demorados e nem sempre bem sucedidos o que quando coincide com projectos jaacute em avanccedilo estado de desenvolvimento pode acarretar atrasos e custos desnecessaacuterios

Perante os resultados obtidos nas simulaccedilotildees anteriores e uma vez que existe um problema perfeitamente identificado eacute de todo aconselhaacutevel avanccedilar de imediato com uma proposta de correcccedilatildeo e modificaccedilatildeo da peccedila de modo a evitar todos os inconvenientes referidos

Para fundamentar a solicitaccedilatildeo de modificaccedilatildeo da peccedila no raio da zona com risco de fissura avanccedilam novas simulaccedilotildees com diferentes valores de raio

Um benefiacutecio que o uso de um software de simulaccedilatildeo disponibiliza eacute permitir a alteraccedilatildeo do desenho a 3D fornecido no inicio da simulaccedilatildeo sendo assim desnecessaacuterio obrigar o projectista a alterar um desenho 3D a configuraccedilatildeo de nova simulaccedilatildeo verificaccedilatildeo dos resultados e tornar a corrigir se necessaacuterio Com a utilizaccedilatildeo do software este processo iterativo fica mais uma vez reduzido basicamente ao tempo da simulaccedilatildeo

Eacute pois apenas necessaacuterio escolher a superfiacutecie que se pretende alterar e definir o valor do novo raio A alteraccedilatildeo eacute feita de imediato e natildeo obriga a nova configuraccedilatildeo da simulaccedilatildeo pois todo o processo se manteacutem visto que natildeo houve entrada de qualquer nova geometria apenas eacute feita actualizaccedilatildeo da actual Caso os resultados obtidos natildeo sejam do agrado facilmente se simula com um novo valor

Eacute entatildeo medido o raio que se verifica estar com 366 mm Dado o conhecimento praacutetico dos projectistas perante este tipo de situaccedilotildees decidiu-se aumentar para 5 mm o raio da peccedila na zona em questatildeo e verificar os resultados

Como se pode ver pela figura 57 os resultados jaacute satildeo satisfatoacuterias deixando de haver risco de qualquer fissura nem havendo a existecircncia de qualquer novo problema

Apesar deste resultado ser positivo esta alteraccedilatildeo ainda tem de ser aprovada ora apesar da facilidade de alterar este aspecto na peccedila esta alteraccedilatildeo pode ter consequecircncias para o conjunto ou seja para a montagem deste componente com outros daiacute que muitas vezes os responsaacuteveis pela peccedila sejam relutantes em aceitar modificaccedilotildees tanto mais que tal implica modificaccedilotildees e actualizaccedilotildees de desenhos e informaccedilotildees teacutecnicas da peccedila

Figura 57 - Contorno representativo dos limites de formabilidade da peccedila e respectivas zonas criacuteticas apoacutes alteraccedilatildeo do raio de

concordacircncia

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6 Validaccedilatildeo dos Resultados Numeacutericos No sentido de validar os resultados obtidos numericamente procede-se a algumas simulaccedilotildees de um componente figura 61 mostrando posteriormente fotos e alguma informaccedilatildeo de peccedilas protoacutetipo obtidas em testes praacuteticos podendo-se assim comparar os resultados da simulaccedilatildeo com os reais

O componente apresentado nesta validaccedilatildeo foi escolhido por ter sido testado o seu processo natildeo soacute em simulaccedilotildees numeacutericas como tambeacutem experimentalmente no entanto por natildeo ter sido possiacutevel o acompanhamento da fase de testes a informaccedilatildeo apresentada natildeo eacute muito detalhada

O componente em questatildeo eacute um suporte da suspensatildeo de um automoacutevel e eacute estampado com uma chapa de qualidade segundo norma francesa HR60 de 25 mm de espessura

O trabalho desenvolvido acerca de este componente foi para apoio agrave decisatildeo do processo de embutidura a seguir

Figura 61 - Desenho 3D da peccedila

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61 Estampagem Directa com Almofada

Dentro das possibilidades existentes para obter a peccedila optou-se por iniciar a anaacutelise do comportamento da peccedila utilizando um processo de estampagem directa com almofada

A peccedila eacute colocada sobre a almofada que a manteacutem pressionada contra a matriz permitindo acompanhar o escoamento da chapa ao longo da estampagem

611 Resultados da Simulaccedilatildeo

Os resultados gerais da peccedila apresentam alguns riscos de fissura (zonas a amarelo) assim como uma tendecircncia de rugas consideraacutevel

Devem ser verificadas tambeacutem neste caso as espessuras que o programa define como finais nas zonas de maior importacircncia da peccedila

Os valores apresentados na figura 63 apresentam um valor meacutedio de espessura de 218 mm

Figura 62 - Contorno representativo dos limites de formabilidade da peccedila

e respectivas zonas criacuteticas

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612 Resultados do ensaio experimental

Os resultados praacuteticos foram executados pelo construtor da ferramenta neste caso especifico externo agrave empresa

Com a necessidade de testar o processo e perante a inexistecircncia de qualquer ferramenta foi criado um punccedilatildeo matriz e almofada que pudessem executar os ensaios e que posteriormente caso se verificassem eficazes pudessem ser utilizados na ferramenta final

Figura 63 - Mediccedilatildeo de espessuras da peccedila

Figura 65 - Matriz do ensaio experimental

Figura 64 - Punccedilatildeo do ensaio experimental

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Os resultados obtidos figura 66 comprovam os resultados da simulaccedilatildeo

Na zona apontada pela simulaccedilatildeo com risco de fissura verificou-se na peccedila de ensaio o inicio de uma fissura

Quando comparada a espessura meacutedia da simulaccedilatildeo com a obtida no ensaio verifica-se alguma discrepacircncia A espessura meacutedia obtida no ensaio foi de 166 mm

Tal diferenccedila pode ser justificada por algumas variaacuteveis do processo natildeo serem controladas pela simulaccedilatildeo ou pressupostos do software aos quais o utilizador natildeo tem qualquer acesso

A velocidade do processo eacute tambeacutem um factor importante para a execuccedilatildeo da peccedila e certamente existem diferenccedilas da velocidade considerada pelo software e a utilizada no teste

Por outro lado o material que enquanto no programa trabalha com valores oacuteptimos e teoacutericos no ensaio as suas caracteriacutesticas varia dentro de uma determinada gama como qualquer material

Tambeacutem natildeo existem registos de qualquer controlo dimensional que tenha sido levado a cabo sobre os componentes da ferramenta de ensaio para aleacutem de natildeo haver registo das condiccedilotildees de lubrificaccedilatildeo

Figura 66 - Peccedila obtida no ensaio

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62 Estampagem em duas operaccedilotildees com almofada

Neste processo a coroa eacute estampada numa primeira operaccedilatildeo e numa segunda eacute estampado o corpo Em ambos os casos a estampagem eacute acompanhada por almofada tal como no caso anterior

Este processo vem no sentido de melhorar os resultados da tentativa anterior O facto de apenas ser estampada a coroa numa primeira operaccedilatildeo permite um mais faacutecil escoamento do material para esta zona Pretende-se com isto eliminar as possiacuteveis fissuras e tambeacutem a elevada reduccedilatildeo de espessura


Os resultados obtidos pela simulaccedilatildeo para este processo satildeo substancialmente melhores Os riscos de fissura desapareceram dando lugar a uma deformaccedilatildeo plaacutestica segura

Quanto agrave espessura meacutedia obtida esta natildeo varia muito face agrave simulaccedilatildeo anterior 217 mm


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622 Resultados do Ensaio

A forma como estes resultados praacuteticos foram obtidos manteacutem a filosofia do processo anterior com as devidas alteraccedilotildees

Os resultados obtidos (figura 69) demonstram o sucesso deste novo processo e comprovam os resultados obtidos pela simulaccedilatildeo A peccedila natildeo apresenta qualquer fissura ou sequer indiacutecios de que tal possa ocorrer Aleacutem disso a espessura meacutedia obtida 213 mm aproxima-se agora mais da obtida na simulaccedilatildeo



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623 Conclusotildees

Deste capiacutetulo pode-se concluir que a utilizaccedilatildeo das simulaccedilotildees eacute muito uacutetil e crediacutevel Apesar de algumas discrepacircncias obtidas nos ensaios desta peccedila destaca-se o pormenor de apenas ter sido possiacutevel apresentar resultados de uma uacutenica amostra

Para um estudo mais profundo e de modo a se poderem validar resultados o correcto seria ter ensaiado uma consideraacutevel quantidade de peccedilas para que se comprovasse uma tendecircncia de resultados

No entanto natildeo deixa de ser assinalaacutevel que ao facilitar-se o processo de estampagem da peccedila no segundo ensaio os resultados obtidos se aproximam ainda mais dos resultados simulados

Para aleacutem das variaacuteveis jaacute mencionadas nos capiacutetulos anteriores outra das variaacuteveis que se deve ter em conta eacute de que na simulaccedilatildeo estaacute a ser considerada uma superfiacutecie criada virtualmente que possui medidas exactas Jaacute na realidade partimos de um accedilo que eacute maquinado ora todo o processo de maquinaccedilatildeo dos diversos componentes da ferramenta mais o processo de interacccedilatildeo entre estes resulta na natildeo exactidatildeo de vaacuterios pormenores

Ainda outro aspecto que condiciona os resultados prende-se com o facto do software considerar os punccedilotildees matrizes e cerra-chapas como corpos riacutegidos Na realidade e durante o processo estes sofrem pequenas deformaccedilotildees que consequentemente podem levar a diferenccedilas dos resultados teoacutericos


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7 Conclusotildees e perspectivas de trabalho futuro

A principal conclusatildeo a tirar deste trabalho eacute que a utilizaccedilatildeo da simulaccedilatildeo numeacuterica na construccedilatildeo de ferramentas permite a economia natildeo soacute de custos como de tempo Fazendo uso destas capacidades os projectistas jaacute poderatildeo prever quais as dificuldades com que se vatildeo deparar mas tambeacutem jaacute vatildeo munidos de soluccedilotildees para as ultrapassar

O conjunto de soluccedilotildees oferecidas por este tipo de softwares permite estudos profundos sobre cada caso dando informaccedilotildees detalhadas e uacuteteis

Todo o trabalho apresentado neste relatoacuterio e desenvolvido ao longo deste estaacutegio permite na fase de projecto imensa informaccedilatildeo e pormenores que contribuem para um desenvolvimento do projecto de ferramentas mais raacutepido mais preciso e que necessitaraacute posteriormente de menos e menores alteraccedilotildees na fase de ensaios antes da produccedilatildeo

O trabalho realizado com o recurso ao uso das simulaccedilotildees permitiu um apoio constante ao Departamento de Construccedilatildeo de Ferramentas algo que aparentemente natildeo estaria tatildeo implementado anteriormente tendo ficado interiorizado o valor do trabalho realizado Foi assim desta forma possiacutevel detectar com antecedecircncia um futuro problema que surgiria na terceira operaccedilatildeo da ferramenta estudada e que atempadamente foi resolvido com as soluccedilotildees encontradas atraveacutes das simulaccedilotildees efectuadas A detecccedilatildeo deste problema evitou que a ferramenta tivesse sido construiacuteda com esta falha evitando-se aquela que seria uma enorme perda de tempo e um sobrecusto da ferramenta o que poderia ter levado a ultrapassar natildeo soacute o prazo de entrega acordado com o cliente como tambeacutem o valor orccedilamentado para a sua execuccedilatildeo O modo como posteriormente se estudou a alteraccedilatildeo dos embutidos solicitada pelo cliente as suas dificuldades e a alternativa apresentada pelo Departamento mostraram capacidade de anaacutelise teacutecnica e de apresentaccedilatildeo de soluccedilotildees que de outra forma soacute mais tarde durante a modificaccedilatildeo correspondente na ferramenta teria sido detectada

O estudo do processo de estampagem da segunda peccedila analisada permitiu detectar atempadamente as zonas de possiacutevel fissuraccedilatildeo e solicitar a alteraccedilatildeo da geometria da peccedila antes de dar inicio ao projecto da respectiva ferramenta Tambeacutem neste caso eacute de realccedilar a potencialidade da simulaccedilatildeo numeacuterica na antecipaccedilatildeo da detecccedilatildeo de falhas no processo de desenvolvimento de ferramentas

Os resultados obtidos na validaccedilatildeo das simulaccedilotildees face aos ensaios praacuteticos permitem concluir da fiabilidade da sua utilizaccedilatildeo no desenvolvimento e concepccedilatildeo das ferramentas apesar das condiccedilotildees dos testes levados a cabo natildeo terem sido devidamente controladas face agraves condiccedilotildees da simulaccedilatildeo

Relativamente aos esforccedilos obtidos ao longo do relatoacuterio quer das simulaccedilotildees quer das foacutermulas praacuteticas seria interessante a sua comprovaccedilatildeo uma vez terminada a ferramenta

O trabalho desenvolvido neste estaacutegio deixa em aberto como perspectiva de trabalho futuro o acompanhamento do arranque da ferramenta na produccedilatildeo em seacuterie das peccedilas permitindo acompanhar as fases de try-out


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Outro aspecto que poderaacute ser considerado de interesse eacute a utilizaccedilatildeo do software de simulaccedilatildeo na fase de orccedilamentaccedilatildeo das ferramentas permitindo acompanhar todo o desenvolvimento de uma ferramenta


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8 Referecircncias

[1] Gestamp Aveiro 2010 httpwwwgestampaveiropt ( accessed September 2010 )

[2] Rossi Mario 1971 Estampado en frio de la chapa ndash 9ordf Edicioacuten Hoepli Editorial Cientiacutefico Meacutedica

[3] Vaz Emanuel Eduardo Pires Joatildeo Pedro Barbosa Vaz Hugo Filipe Barbosa Vaz 1987 Moldes Cunhos e Cortantes Injecccedilatildeo de Plaacutestico Porto Ediccedilotildees Lopes da Silva ndash Editora

[4] Pomey Gilles Paul Parniegravere Travail des meacutetaux en feuilles

[5] American Society for Metals Metals Handbook ndash 8th Edition Vol 4 Forming Taylor Lyman Editor

[6] Santos Abel Dias dos J Ferreira Duarte A Barata da Rocha 2005Tecnologia da Embutidura Ediccedilatildeo INEGI 2005

[7] Rodrigues Jorge Paulo Martins 2010 Tecnologia Mecacircnica ndash 2ordf Ediccedilatildeo Escolar Editora

[8] Hosford William F Robert M Caddell 1993 Metal forming-mechanics and metallurgy

[9] Fibro 2011 httpwwwfibrocom (accessed January 2011)

[10] Cardoso Leandro Guimaratildees 2010 Actas de VII Conferecircncia Nacional de Conformaccedilatildeo de Chapas pp 123 ndash 143 Brasil

[11] Salzgitter-flachstahl 2011 httpwwwsalzgitter-flachstahldeen (accessed January 2011)

[12] Kbsteel 2010 httpwwwkbsteelbizqualityhtm (accessed December 2010)

[13] AutoForm Workshop Manual 2010 AutoForm Forming Reality

[14] AutoForm Plus R2 Software Manual 2010 AutoForm Engineering GmbH

[15] Gestamp Aveiro caderno de encargos ferramentas de estampagem 2010

[16] T Schoumlnbach (2010) Simulation techniques for robust process layout of hot forming processes International Deep Drawing Research Group Conference ndash IDDRG 2010 May 31 ndash June 02 Graz Austria


85

Anexo A - Toleracircncias da peccedila apresentada no capiacutetulo 4



86


87

Anexo B - Norma de Marcaccedilatildeo do grupo PSA Peugeot Citroeumln


88


89

Anexo C - Norma do Porta Caracteres Tipo T


90


ii

Esta tese natildeo foi escrita de acordo com o novo acordo ortograacutefico (Fevereiro 2011)


iii

Resumo




iv





v

Agradecimentos









vi

Iacutendice








22 Corte 6

23 Dobragem 7

24 Embutidura 8


26 Prensas 9




2631 Estrutura 11





28 Ferramentas 13




212 Materiais 20

2121 Anisotropia 20

2122 Encruamento 22






vii







413 Material 30




























viii























ix
































x



































xi

































xii




























1











2


Gestamp estudo da


3














4













5
















6


22 Corte






Punccedilatildeo

Chapa

Matriz

Disco Cortado




23 Dobragem









Matriz

Punccedilatildeo



7

24 Embutidura





















8















26 Prensas







9












- Simples efeito

- Duplo efeito

- Triplo efeito












10










11



2631 Estrutura




26311 Colo de Cisne








2632 Corrediccedila




12

















13




28 Ferramentas










14













15














16




























17




















presentam

18














19





212 Materiais

2121 Anisotropia






20

13

13








21





22

2122 Encruamento





23









24








25













26
























27










como tambeacutem o

verific





28
















o S com a seta


















29


30






413 Material



















31




b

Ae

Oqp





O

p

Cortes

Marcaccedilatildeo















o

aterial em excesso






tendo em conta este



32




Adopv

Ndd

Eacute

Apep







33



o da peccedila






Sendo



++ -


0 - -




34





$

em kg

(


amp


- +1-23 4 +123









Embutidos





eacute removida







Embutidos

Janelas


mbutidos




com a chapa a


tal co




peccedilas unidas



mo anteriormente

35




mo anteriormente




Logo



















36







ervuras










1

3

Chapa

Fase 1






o respon


2 ndash Calcador

3 ndash Matriz

4 ndash Almofada


Fase 0

1

4

2

3

Fase 2






Almofada

Fase 3



Figura




obragem


37





38













39








1 - 111+-1amp

0 - 1-5 - -6123





Carros


40





41


















42







Embutidos

Janelas

Embutidos Janelas



43






44


45


















46





























47









Forccedila (kN)

Forccedila (kN)


Matriz

Almofada

Punccedilatildeo



48















Des

vio

(mm

)



49











50








Matriz

Cerra-Chapas

Punccedilatildeo

51






Des

vio

(mm

)



52


satisfatoacuteria



4323 Notas com




Des

vio

(mm

)



53



plementares













Forccedila (kN)



54








55


56









N


Forccedila (kN)


Forccedila (kN)











Pisador


57






43341 Altera




58















59











60







Tempo de process

Forccedila (kN)


61


Forccedila (kN)













A B C

62


63









64











Forccedila (kN)







Figura














65




um processo simples














66










Forccedila (kN)


67













68






69










A chapa a

70




71











72























73












concordacircncia

74







75











76








77










78









79







80


81

623 Conclusotildees







82











83



84

8 Referecircncias


















85




86


87



88


89



90


iii

Resumo




iv





v

Agradecimentos









vi

Iacutendice








22 Corte 6

23 Dobragem 7

24 Embutidura 8


26 Prensas 9




2631 Estrutura 11





28 Ferramentas 13




212 Materiais 20

2121 Anisotropia 20

2122 Encruamento 22






vii







413 Material 30




























viii























ix
































x



































xi

































xii




























1











2


Gestamp estudo da


3














4













5
















6


22 Corte






Punccedilatildeo

Chapa

Matriz

Disco Cortado




23 Dobragem









Matriz

Punccedilatildeo



7

24 Embutidura





















8















26 Prensas







9












- Simples efeito

- Duplo efeito

- Triplo efeito












10










11



2631 Estrutura




26311 Colo de Cisne








2632 Corrediccedila




12

















13




28 Ferramentas










14













15














16




























17




















presentam

18














19





212 Materiais

2121 Anisotropia






20

13

13








21





22

2122 Encruamento





23









24








25













26
























27










como tambeacutem o

verific





28
















o S com a seta


















29


30






413 Material



















31




b

Ae

Oqp





O

p

Cortes

Marcaccedilatildeo















o

aterial em excesso






tendo em conta este



32




Adopv

Ndd

Eacute

Apep







33



o da peccedila






Sendo



++ -


0 - -




34





$

em kg

(


amp


- +1-23 4 +123









Embutidos





eacute removida







Embutidos

Janelas


mbutidos




com a chapa a


tal co




peccedilas unidas



mo anteriormente

35




mo anteriormente




Logo



















36







ervuras










1

3

Chapa

Fase 1






o respon


2 ndash Calcador

3 ndash Matriz

4 ndash Almofada


Fase 0

1

4

2

3

Fase 2






Almofada

Fase 3



Figura




obragem


37





38













39








1 - 111+-1amp

0 - 1-5 - -6123





Carros


40





41


















42







Embutidos

Janelas

Embutidos Janelas



43






44


45


















46





























47









Forccedila (kN)

Forccedila (kN)


Matriz

Almofada

Punccedilatildeo



48















Des

vio

(mm

)



49











50








Matriz

Cerra-Chapas

Punccedilatildeo

51






Des

vio

(mm

)



52


satisfatoacuteria



4323 Notas com




Des

vio

(mm

)



53



plementares













Forccedila (kN)



54








55


56









N


Forccedila (kN)


Forccedila (kN)











Pisador


57






43341 Altera




58















59











60







Tempo de process

Forccedila (kN)


61


Forccedila (kN)













A B C

62


63









64











Forccedila (kN)







Figura














65




um processo simples














66










Forccedila (kN)


67













68






69










A chapa a

70




71











72























73












concordacircncia

74







75











76








77










78









79







80


81

623 Conclusotildees







82











83



84

8 Referecircncias


















85




86


87



88


89



90


iv





v

Agradecimentos









vi

Iacutendice








22 Corte 6

23 Dobragem 7

24 Embutidura 8


26 Prensas 9




2631 Estrutura 11





28 Ferramentas 13




212 Materiais 20

2121 Anisotropia 20

2122 Encruamento 22






vii







413 Material 30




























viii























ix
































x



































xi

































xii




























1











2


Gestamp estudo da


3














4













5
















6


22 Corte






Punccedilatildeo

Chapa

Matriz

Disco Cortado




23 Dobragem









Matriz

Punccedilatildeo



7

24 Embutidura





















8















26 Prensas







9












- Simples efeito

- Duplo efeito

- Triplo efeito












10










11



2631 Estrutura




26311 Colo de Cisne








2632 Corrediccedila




12

















13




28 Ferramentas










14













15














16




























17




















presentam

18














19





212 Materiais

2121 Anisotropia






20

13

13








21





22

2122 Encruamento





23









24








25













26
























27










como tambeacutem o

verific





28
















o S com a seta


















29


30






413 Material



















31




b

Ae

Oqp





O

p

Cortes

Marcaccedilatildeo















o

aterial em excesso






tendo em conta este



32




Adopv

Ndd

Eacute

Apep







33



o da peccedila






Sendo



++ -


0 - -




34





$

em kg

(


amp


- +1-23 4 +123









Embutidos





eacute removida







Embutidos

Janelas


mbutidos




com a chapa a


tal co




peccedilas unidas



mo anteriormente

35




mo anteriormente




Logo



















36







ervuras










1

3

Chapa

Fase 1






o respon


2 ndash Calcador

3 ndash Matriz

4 ndash Almofada


Fase 0

1

4

2

3

Fase 2






Almofada

Fase 3



Figura




obragem


37





38













39








1 - 111+-1amp

0 - 1-5 - -6123





Carros


40





41


















42







Embutidos

Janelas

Embutidos Janelas



43






44


45


















46





























47









Forccedila (kN)

Forccedila (kN)


Matriz

Almofada

Punccedilatildeo



48















Des

vio

(mm

)



49











50








Matriz

Cerra-Chapas

Punccedilatildeo

51






Des

vio

(mm

)



52


satisfatoacuteria



4323 Notas com




Des

vio

(mm

)



53



plementares













Forccedila (kN)



54








55


56









N


Forccedila (kN)


Forccedila (kN)











Pisador


57






43341 Altera




58















59











60







Tempo de process

Forccedila (kN)


61


Forccedila (kN)













A B C

62


63









64











Forccedila (kN)







Figura














65




um processo simples














66










Forccedila (kN)


67













68






69










A chapa a

70




71











72























73












concordacircncia

74







75











76








77










78









79







80


81

623 Conclusotildees







82











83



84

8 Referecircncias


















85




86


87



88


89



90


v

Agradecimentos









vi

Iacutendice








22 Corte 6

23 Dobragem 7

24 Embutidura 8


26 Prensas 9




2631 Estrutura 11





28 Ferramentas 13




212 Materiais 20

2121 Anisotropia 20

2122 Encruamento 22






vii







413 Material 30




























viii























ix
































x



































xi

































xii




























1











2


Gestamp estudo da


3














4













5
















6


22 Corte






Punccedilatildeo

Chapa

Matriz

Disco Cortado




23 Dobragem









Matriz

Punccedilatildeo



7

24 Embutidura





















8















26 Prensas







9












- Simples efeito

- Duplo efeito

- Triplo efeito












10










11



2631 Estrutura




26311 Colo de Cisne








2632 Corrediccedila




12

















13




28 Ferramentas










14













15














16




























17




















presentam

18














19





212 Materiais

2121 Anisotropia






20

13

13








21





22

2122 Encruamento





23









24








25













26
























27










como tambeacutem o

verific





28
















o S com a seta


















29


30






413 Material



















31




b

Ae

Oqp





O

p

Cortes

Marcaccedilatildeo















o

aterial em excesso






tendo em conta este



32




Adopv

Ndd

Eacute

Apep







33



o da peccedila






Sendo



++ -


0 - -




34





$

em kg

(


amp


- +1-23 4 +123









Embutidos





eacute removida







Embutidos

Janelas


mbutidos




com a chapa a


tal co




peccedilas unidas



mo anteriormente

35




mo anteriormente




Logo



















36







ervuras










1

3

Chapa

Fase 1






o respon


2 ndash Calcador

3 ndash Matriz

4 ndash Almofada


Fase 0

1

4

2

3

Fase 2






Almofada

Fase 3



Figura




obragem


37





38













39








1 - 111+-1amp

0 - 1-5 - -6123





Carros


40





41


















42







Embutidos

Janelas

Embutidos Janelas



43






44


45


















46





























47









Forccedila (kN)

Forccedila (kN)


Matriz

Almofada

Punccedilatildeo



48















Des

vio

(mm

)



49











50








Matriz

Cerra-Chapas

Punccedilatildeo

51






Des

vio

(mm

)



52


satisfatoacuteria



4323 Notas com




Des

vio

(mm

)



53



plementares













Forccedila (kN)



54








55


56









N


Forccedila (kN)


Forccedila (kN)











Pisador


57






43341 Altera




58















59











60







Tempo de process

Forccedila (kN)


61


Forccedila (kN)













A B C

62


63









64











Forccedila (kN)







Figura














65




um processo simples














66










Forccedila (kN)


67













68






69










A chapa a

70




71











72























73












concordacircncia

74







75











76








77










78









79







80


81

623 Conclusotildees







82











83



84

8 Referecircncias


















85




86


87



88


89



90


vi

Iacutendice








22 Corte 6

23 Dobragem 7

24 Embutidura 8


26 Prensas 9




2631 Estrutura 11





28 Ferramentas 13




212 Materiais 20

2121 Anisotropia 20

2122 Encruamento 22






vii







413 Material 30




























viii























ix
































x



































xi

































xii




























1











2


Gestamp estudo da


3














4













5
















6


22 Corte






Punccedilatildeo

Chapa

Matriz

Disco Cortado




23 Dobragem









Matriz

Punccedilatildeo



7

24 Embutidura





















8















26 Prensas







9












- Simples efeito

- Duplo efeito

- Triplo efeito












10










11



2631 Estrutura




26311 Colo de Cisne








2632 Corrediccedila




12

















13




28 Ferramentas










14













15














16




























17




















presentam

18














19





212 Materiais

2121 Anisotropia






20

13

13








21





22

2122 Encruamento





23









24








25













26
























27










como tambeacutem o

verific





28
















o S com a seta


















29


30






413 Material



















31




b

Ae

Oqp





O

p

Cortes

Marcaccedilatildeo















o

aterial em excesso






tendo em conta este



32




Adopv

Ndd

Eacute

Apep







33



o da peccedila






Sendo



++ -


0 - -




34





$

em kg

(


amp


- +1-23 4 +123









Embutidos





eacute removida







Embutidos

Janelas


mbutidos




com a chapa a


tal co




peccedilas unidas



mo anteriormente

35




mo anteriormente




Logo



















36







ervuras










1

3

Chapa

Fase 1






o respon


2 ndash Calcador

3 ndash Matriz

4 ndash Almofada


Fase 0

1

4

2

3

Fase 2






Almofada

Fase 3



Figura




obragem


37





38













39








1 - 111+-1amp

0 - 1-5 - -6123





Carros


40





41


















42







Embutidos

Janelas

Embutidos Janelas



43






44


45


















46





























47









Forccedila (kN)

Forccedila (kN)


Matriz

Almofada

Punccedilatildeo



48















Des

vio

(mm

)



49











50








Matriz

Cerra-Chapas

Punccedilatildeo

51






Des

vio

(mm

)



52


satisfatoacuteria



4323 Notas com




Des

vio

(mm

)



53



plementares













Forccedila (kN)



54








55


56









N


Forccedila (kN)


Forccedila (kN)











Pisador


57






43341 Altera




58















59











60







Tempo de process

Forccedila (kN)


61


Forccedila (kN)













A B C

62


63









64











Forccedila (kN)







Figura














65




um processo simples














66










Forccedila (kN)


67













68






69










A chapa a

70




71











72























73












concordacircncia

74







75











76








77










78









79







80


81

623 Conclusotildees







82











83



84

8 Referecircncias


















85




86


87



88


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90


vii







413 Material 30




























viii























ix
































x



































xi

































xii




























1











2


Gestamp estudo da


3














4













5
















6


22 Corte






Punccedilatildeo

Chapa

Matriz

Disco Cortado




23 Dobragem









Matriz

Punccedilatildeo



7

24 Embutidura





















8















26 Prensas







9












- Simples efeito

- Duplo efeito

- Triplo efeito












10










11



2631 Estrutura




26311 Colo de Cisne








2632 Corrediccedila




12

















13




28 Ferramentas










14













15














16




























17




















presentam

18














19





212 Materiais

2121 Anisotropia






20

13

13








21





22

2122 Encruamento





23









24








25













26
























27










como tambeacutem o

verific





28
















o S com a seta


















29


30






413 Material



















31




b

Ae

Oqp





O

p

Cortes

Marcaccedilatildeo















o

aterial em excesso






tendo em conta este



32




Adopv

Ndd

Eacute

Apep







33



o da peccedila






Sendo



++ -


0 - -




34





$

em kg

(


amp


- +1-23 4 +123









Embutidos





eacute removida







Embutidos

Janelas


mbutidos




com a chapa a


tal co




peccedilas unidas



mo anteriormente

35




mo anteriormente




Logo



















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ervuras










1

3

Chapa

Fase 1






o respon


2 ndash Calcador

3 ndash Matriz

4 ndash Almofada


Fase 0

1

4

2

3

Fase 2






Almofada

Fase 3



Figura




obragem


37





38













39








1 - 111+-1amp

0 - 1-5 - -6123





Carros


40





41


















42







Embutidos

Janelas

Embutidos Janelas



43






44


45


















46





























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Forccedila (kN)

Forccedila (kN)


Matriz

Almofada

Punccedilatildeo



48















Des

vio

(mm

)



49











50








Matriz

Cerra-Chapas

Punccedilatildeo

51






Des

vio

(mm

)



52


satisfatoacuteria



4323 Notas com




Des

vio

(mm

)



53



plementares













Forccedila (kN)



54








55


56









N


Forccedila (kN)


Forccedila (kN)











Pisador


57






43341 Altera




58















59











60







Tempo de process

Forccedila (kN)


61


Forccedila (kN)













A B C

62


63









64











Forccedila (kN)







Figura














65




um processo simples














66










Forccedila (kN)


67













68






69










A chapa a

70




71











72























73












concordacircncia

74







75











76








77










78









79







80


81

623 Conclusotildees







82











83



84

8 Referecircncias


















85




86


87



88


89



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viii























ix
































x



































xi

































xii




























1











2


Gestamp estudo da


3














4













5
















6


22 Corte






Punccedilatildeo

Chapa

Matriz

Disco Cortado




23 Dobragem









Matriz

Punccedilatildeo



7

24 Embutidura





















8















26 Prensas







9












- Simples efeito

- Duplo efeito

- Triplo efeito












10










11



2631 Estrutura




26311 Colo de Cisne








2632 Corrediccedila




12

















13




28 Ferramentas










14













15














16




























17




















presentam

18














19





212 Materiais

2121 Anisotropia






20

13

13








21





22

2122 Encruamento





23









24








25













26
























27










como tambeacutem o

verific





28
















o S com a seta


















29


30






413 Material



















31




b

Ae

Oqp





O

p

Cortes

Marcaccedilatildeo















o

aterial em excesso






tendo em conta este



32




Adopv

Ndd

Eacute

Apep







33



o da peccedila






Sendo



++ -


0 - -




34





$

em kg

(


amp


- +1-23 4 +123









Embutidos





eacute removida







Embutidos

Janelas


mbutidos




com a chapa a


tal co




peccedilas unidas



mo anteriormente

35




mo anteriormente




Logo



















36







ervuras










1

3

Chapa

Fase 1






o respon


2 ndash Calcador

3 ndash Matriz

4 ndash Almofada


Fase 0

1

4

2

3

Fase 2






Almofada

Fase 3



Figura




obragem


37





38













39








1 - 111+-1amp

0 - 1-5 - -6123





Carros


40





41


















42







Embutidos

Janelas

Embutidos Janelas



43






44


45


















46





























47









Forccedila (kN)

Forccedila (kN)


Matriz

Almofada

Punccedilatildeo



48















Des

vio

(mm

)



49











50








Matriz

Cerra-Chapas

Punccedilatildeo

51






Des

vio

(mm

)



52


satisfatoacuteria



4323 Notas com




Des

vio

(mm

)



53



plementares













Forccedila (kN)



54








55


56









N


Forccedila (kN)


Forccedila (kN)











Pisador


57






43341 Altera




58















59











60







Tempo de process

Forccedila (kN)


61


Forccedila (kN)













A B C

62


63









64











Forccedila (kN)







Figura














65




um processo simples














66










Forccedila (kN)


67













68






69










A chapa a

70




71











72























73












concordacircncia

74







75











76








77










78









79







80


81

623 Conclusotildees







82











83



84

8 Referecircncias


















85




86


87



88


89



90


ix
































x



































xi

































xii




























1











2


Gestamp estudo da


3














4













5
















6


22 Corte






Punccedilatildeo

Chapa

Matriz

Disco Cortado




23 Dobragem









Matriz

Punccedilatildeo



7

24 Embutidura





















8















26 Prensas







9












- Simples efeito

- Duplo efeito

- Triplo efeito












10










11



2631 Estrutura




26311 Colo de Cisne








2632 Corrediccedila




12

















13




28 Ferramentas










14













15














16




























17




















presentam

18














19





212 Materiais

2121 Anisotropia






20

13

13








21





22

2122 Encruamento





23









24








25













26
























27










como tambeacutem o

verific





28
















o S com a seta


















29


30






413 Material



















31




b

Ae

Oqp





O

p

Cortes

Marcaccedilatildeo















o

aterial em excesso






tendo em conta este



32




Adopv

Ndd

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Sendo



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34





$

em kg

(


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- +1-23 4 +123









Embutidos





eacute removida







Embutidos

Janelas


mbutidos




com a chapa a


tal co




peccedilas unidas



mo anteriormente

35




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Logo



















36







ervuras










1

3

Chapa

Fase 1






o respon


2 ndash Calcador

3 ndash Matriz

4 ndash Almofada


Fase 0

1

4

2

3

Fase 2






Almofada

Fase 3



Figura




obragem


37





38













39








1 - 111+-1amp

0 - 1-5 - -6123





Carros


40





41


















42







Embutidos

Janelas

Embutidos Janelas



43






44


45


















46





























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Forccedila (kN)

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Matriz

Almofada

Punccedilatildeo



48















Des

vio

(mm

)



49











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Matriz

Cerra-Chapas

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51






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)



52


satisfatoacuteria



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Forccedila (kN)



54








55


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N


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Forccedila (kN)











Pisador


57






43341 Altera




58















59











60







Tempo de process

Forccedila (kN)


61


Forccedila (kN)













A B C

62


63









64











Forccedila (kN)







Figura














65




um processo simples














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Forccedila (kN)


67













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A chapa a

70




71











72























73












concordacircncia

74







75











76








77










78









79







80


81

623 Conclusotildees







82











83



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8 Referecircncias


















85




86


87



88


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x



































xi

































xii




























1











2


Gestamp estudo da


3














4













5
















6


22 Corte






Punccedilatildeo

Chapa

Matriz

Disco Cortado




23 Dobragem









Matriz

Punccedilatildeo



7

24 Embutidura





















8















26 Prensas







9












- Simples efeito

- Duplo efeito

- Triplo efeito












10










11



2631 Estrutura




26311 Colo de Cisne








2632 Corrediccedila




12

















13




28 Ferramentas










14













15














16




























17




















presentam

18














19





212 Materiais

2121 Anisotropia






20

13

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22

2122 Encruamento





23









24








25













26
























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como tambeacutem o

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o S com a seta


















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413 Material



















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b

Ae

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O

p

Cortes

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o

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32




Adopv

Ndd

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33



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++ -


0 - -




34





$

em kg

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- +1-23 4 +123









Embutidos





eacute removida







Embutidos

Janelas


mbutidos




com a chapa a


tal co




peccedilas unidas



mo anteriormente

35




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Logo



















36







ervuras










1

3

Chapa

Fase 1






o respon


2 ndash Calcador

3 ndash Matriz

4 ndash Almofada


Fase 0

1

4

2

3

Fase 2






Almofada

Fase 3



Figura




obragem


37





38













39








1 - 111+-1amp

0 - 1-5 - -6123





Carros


40





41


















42







Embutidos

Janelas

Embutidos Janelas



43






44


45


















46





























47









Forccedila (kN)

Forccedila (kN)


Matriz

Almofada

Punccedilatildeo



48















Des

vio

(mm

)



49











50








Matriz

Cerra-Chapas

Punccedilatildeo

51






Des

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(mm

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52


satisfatoacuteria



4323 Notas com




Des

vio

(mm

)



53



plementares













Forccedila (kN)



54








55


56









N


Forccedila (kN)


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Pisador


57






43341 Altera




58















59











60







Tempo de process

Forccedila (kN)


61


Forccedila (kN)













A B C

62


63









64











Forccedila (kN)







Figura














65




um processo simples














66










Forccedila (kN)


67













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A chapa a

70




71











72























73












concordacircncia

74







75











76








77










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623 Conclusotildees







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8 Referecircncias


















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Desenvolvimento e Concepção de Ferr amentas de Estampar · 2017. 8. 28. · Desenvolvimento e...

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