CONCEPÇÃO DE
PROJETO DE DIMENSIONAMENTO DE
PARAFUSO SEXTAVADO
RELATÓRIO TÉCNICO E
MEMORIAL DE CÁLCULO
USINAGEM DOS MATERIAIS
Aluno: Thiago Antônio P. S. Costa
Professora: Eng. Drª. Maria Adrina P. S. da Silva
MARÇO/2013
USINAGEM DOS MATERIAIS THIAGO ANTÔNIO P. S. COSTA
2
HIDRO ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL LTDA.
C.N.P.J 22.973.408/0001-82 Insc. Estadual 15.141.190-5
APRESENTAÇÃO
O presente documento corresponde ao relatório técnico e memorial de cálculo do
projeto de dimensionamento de um parafuso sextavado, proposto como método
avaliativo da disciplina Usinagem dos materiais ofertada no terceiro semestre letivo
do curso de graduação em Engenharia Mecânica e ministrada pela Professora Drª.
Maria Adrina P. S. da Silva. No relatório técnico são apresentados alguns conceitos
inerentes às atividades de usinagem a fim de possibilitar uma maior compreensão do
estudo, bem como a identificação e classificação dos parafusos comumente utilizados
nos diversos ramos da indústria e pela sociedade em geral. Por outro lado, no
memorial de cálculo serão elucidados os passo a passos que permearão o projeto
construtivo do elemento de máquina. Não obstante a isso, serão apresentados todos
as equações utilizadas e os respectivos resultados oriundos do dimensionamento.
USINAGEM DOS MATERIAIS THIAGO ANTÔNIO P. S. COSTA
3
HIDRO ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL LTDA.
C.N.P.J 22.973.408/0001-82 Insc. Estadual 15.141.190-5
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 - Concepção de um parafuso a partir de um plano inclinado. ________________________________ 5
Figura 1.2 - Componentes do parafuso. __________________________________________________________ 5
Figura 1.3 - Componentes do parafuso segundo Carmélio (2006). _____________________________________ 6
Figura 1.4 - Ilustração de uma rosca, identificando o filete. __________________________________________ 6
Figura 1.5 - Diferentes corpos de parafuso. _______________________________________________________ 7
Figura 1.6 - Parafusos passantes. _______________________________________________________________ 7
Figura 1.7 - Parafusos de não-passantes. _________________________________________________________ 7
Figura 1.8 – Parafusos de pressão. ______________________________________________________________ 8
Figura 1.9 - Parafusos prisioneiros. ______________________________________________________________ 8
Figura 2.1 - Tipos de cabeças de parafuso. ________________________________________________________ 9
Figura 2.2 - Medidas de um parafuso. ___________________________________________________________ 9
Figura 2.3 - Tipos de roscas e suas utilizações. ____________________________________________________ 10
Figura 3.1 - Parafuso e porca. _________________________________________________________________ 11
Figura 3.2 - Parafuso e peça rosqueada. _________________________________________________________ 11
USINAGEM DOS MATERIAIS THIAGO ANTÔNIO P. S. COSTA
4
HIDRO ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL LTDA.
C.N.P.J 22.973.408/0001-82 Insc. Estadual 15.141.190-5
SUMÁRIO
1 CONCEITOS GERAIS 5
1.1 PARAFUSOS 5
1.1.1 PARTES DE UM PARAFUSO 5
1.2 PARAFUSOS PASSANTES 7
1.3 PARAFUSOS NÃO-PASSANTES 7
1.4 PARAFUSOS DE PRESSÃO 8
1.5 PARAFUSOS PRISIONEIROS 8
2 IDENTIFICAÇÃO DOS PARAFUSOS 9
3 APLICAÇÃO DOS PARAFUSOS 11
4 MEMORIAL DESCRITIVO DO DIMENSIONAMENTO DO PARAFUSO 12
USINAGEM DOS MATERIAIS THIAGO ANTÔNIO P. S. COSTA
5
HIDRO ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL LTDA.
C.N.P.J 22.973.408/0001-82 Insc. Estadual 15.141.190-5
1 CONCEITOS GERAIS
1.1 PARAFUSOS
O parafuso é um operador que deriva diretamente do plano inclinado e sempre
trabalha associado a um orifício roscado (Figura 1.1). Correspondem a elementos de
fixação, empregados na união não permanente de peças, isto é, as peças podem ser
montadas e desmontadas facilmente, bastando apertar e desapertar os parafusos que
as mantêm unidas. Os parafusos se diferenciam pela forma da rosca, da cabeça, da
haste e do tipo de acionamento.
Figura 1.1 - Concepção de um parafuso a partir de u m plano inclinado.
Basicamente pode-se definir um plano inclinado envolto em um cilindro. Ou que é
mais realista um sulco helicoidal feito (fabricado) na superfície de um cilindro.
1.1.1 PARTES DE UM PARAFUSO
Em geral, o parafuso é composto de duas partes: cabeça e corpo, no entanto alguns
autores introduzem a esta subdivisão um parâmetro a mais, a rosca.
Figura 1.2 - Componentes do parafuso.
USINAGEM DOS MATERIAIS THIAGO ANTÔNIO P. S. COSTA
6
HIDRO ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL LTDA.
C.N.P.J 22.973.408/0001-82 Insc. Estadual 15.141.190-5
Figura 1.3 - Componentes do parafuso segundo Carmél io (2006).
A cabeça permite apoiar o parafuso ou imprimir lhe um movimento giratório com a
ajuda de ferramentas adequadas, pode apresentar vários formatos, porém, é comum
a utilização industrial de parafusos sem cabeça (Figura 1.5). Em contrapartida, o
corpo é a parte do cilindro que está sem rosca (em alguns parafusos a parte do corpo
pode tomar algumas formas, sendo as mais comuns à quadrada e a nervada),
podendo apresentar-se nas formas cilíndricas ou cônicas, totalmente roscado ou
parcialmente roscado. Já a rosca é a parte que tem fabricado o sulco. Cada elemento
deste componente tem o seu próprio nome. Sendo assim, se denomina filete ou fio a
parte saliente do sulco, fundo ou raiz a parte mais baixa e crista a mais saliente.
Figura 1.4 - Ilustração de uma rosca, identificando o filete.
Nesse sentido, é conhecida a existência de uma enorme variedade de parafusos que
podem ser diferenciados pelo formato da cabeça, do corpo e da ponta. Essas
diferenças, determinadas pela função dos parafusos, permite classificá-los em quatro
grandes grupos: parafusos passantes, parafusos não-passantes, parafusos de
pressão, parafusos prisioneiros.
USINAGEM DOS MATERIAIS THIAGO ANTÔNIO P. S. COSTA
7
HIDRO ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL LTDA.
C.N.P.J 22.973.408/0001-82 Insc. Estadual 15.141.190-5
Figura 1.5 - Diferentes corpos de parafuso.
1.2 PARAFUSOS PASSANTES
Esses parafusos atravessam, de lado a lado, as peças a serem unidas, passando
livremente nos furos. Dependendo do serviço, esses parafusos, além das porcas,
utilizam arruelas e contraporcas como acessórios. Os parafusos passantes
apresentam-se com cabeça ou sem cabeça (Figura 1.6).
Figura 1.6 - Parafusos passantes.
1.3 PARAFUSOS NÃO-PASSANTES
São parafusos que não utilizam porcas, conforme pode ser observado na Figura 1.7.
O papel de porca é desempenhado pelo furo roscado, feito numa das peças a ser
unida.
Figura 1.7 - Parafusos de não-passantes.
USINAGEM DOS MATERIAIS THIAGO ANTÔNIO P. S. COSTA
8
HIDRO ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL LTDA.
C.N.P.J 22.973.408/0001-82 Insc. Estadual 15.141.190-5
1.4 PARAFUSOS DE PRESSÃO
Esses parafusos são fixados por meio de pressão. A pressão é exercida pelas pontas
dos parafusos contra a peça a ser fixada (Figura 1.8). Estes parafusos podem
apresentar cabeça ou não.
Figura 1.8 – Parafusos de pressão.
1.5 PARAFUSOS PRISIONEIROS
São parafusos sem cabeça com rosca em ambas as extremidades (Figura 1.9), sendo
recomendados nas situações que exigem montagens e desmontagens frequentes.
Em tais situações, o uso de outros tipos de parafusos acaba danificando a rosca dos
furos. As roscas dos parafusos prisioneiros podem ter passos diferentes ou sentidos
opostos, isto é, um horário e o outro anti-horário.
Para fixarmos o prisioneiro no furo da máquina, utilizamos uma ferramenta especial.
Caso não haja esta ferramenta, improvisa-se um apoio com duas porcas travadas
numa das extremidades do prisioneiro. Após a fixação do prisioneiro pela outra
extremidade, retiram-se as porcas. A segunda peça é apertada mediante uma porca
e arruela, aplicadas à extremidade livre do prisioneiro. O parafuso prisioneiro
permanece no lugar quando as peças são desmontadas.
Figura 1.9 - Parafusos prisioneiros.
USINAGEM DOS MATERIAIS THIAGO ANTÔNIO P. S. COSTA
9
HIDRO ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL LTDA.
C.N.P.J 22.973.408/0001-82 Insc. Estadual 15.141.190-5
2 IDENTIFICAÇÃO DOS PARAFUSOS
Todo parafuso se identifica mediante 5 características básicas: Cabeça, diâmetro,
comprimento. Perfil da rosca e passo da rosca. A cabeça permite sujeitar o parafuso
ou imprimir o movimento giratório com ajuda de ferramentas adequadas (As mais
usuais são chaves fixas, ou inglesas, fendas ou chaves Allen). (As mais usuais são
de forma hexagonal ou quadrada, mas também existem outras).
Figura 2.1 - Tipos de cabeças de parafuso.
O Diâmetro do parafuso é medido na zona da rosca, podendo ser milímetros
ou em polegadas.
O Comprimento do parafuso é a medida da rosca e corpo juntos.
Figura 2.2 - Medidas de um parafuso.
O Perfil de rosca faz referência ao perfil do filete com que foi fabricado o parafuso. os
mais empregados são: as roscas em “V” aguda são empregadas para instrumentos
de precisão (parafuso micrométrico, microscópio, etc.), a Witworth e a métrica (ou
triangular) se empregam para fixação de peças (sistema parafuso e porca), a redonda
USINAGEM DOS MATERIAIS THIAGO ANTÔNIO P. S. COSTA
10
HIDRO ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL LTDA.
C.N.P.J 22.973.408/0001-82 Insc. Estadual 15.141.190-5
para aplicações especiais (lâmpadas e porta lâmpadas levam esta rosca), a quadrada
e a trapezoidal se empregam para a transmissão de potência ou movimento (grifos,
morsas, tornos, etc.), as de dentes de serra recebem precisão somente em um sentido
e se usa para aplicações especiais (mecanismos onde se queira facilitar o giro em um
sentido e dificultar em outro).
Figura 2.3 - Tipos de roscas e suas utilizações.
É importante saber que os perfis de rosca mais comumente utilizados para aplicação
são a Whitworth e a métrica. Estes tipos de roscas estão normalizados, o que quer
dizer que as dimensões de diâmetro, passo, ângulo do filete forma da crista e da raiz
etc., já estão predefinidas. Designa-se a rosca métrica, mediante a letra M maiúscula,
seguido do diâmetro do parafuso (em milímetros) assim M8 faz referência a uma rosca
métrica de 8 mm de diâmetro.
Durante a execução do presente trabalho fora constatado que os parâmetros
construtivos propostos não estavam compatíveis com o padrão adotado para o tipo
de parafuso estabelecido.
USINAGEM DOS MATERIAIS THIAGO ANTÔNIO P. S. COSTA
11
HIDRO ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL LTDA.
C.N.P.J 22.973.408/0001-82 Insc. Estadual 15.141.190-5
3 APLICAÇÃO DOS PARAFUSOS
O parafuso é na realidade um mecanismo de transmissão (deslocamento), uma vez
que o sistema parafuso/porca transforma um movimento giratório em um longitudinal,
porém sua utilidade básica é de união temporária de objetos, isto é, com estes
elementos é possível a separação das peças quando necessário, dando lugar a duas
formas práticas de uso:
Combinado com uma porca, permite comprimir entre esta e a cabeça do
parafuso as peças que deseja-se unir. Neste caso é usual colocar arruelas com
as funções de proteger as peças e evitar que a união se afrouxe devido a
vibrações.
Empregado em peças com rosca, atuando como porcas embutidas nas
próprias peças a apertar. Neste caso é usual que o furo da peça que toca a
cabeça do parafuso esteja com um diâmetro ligeiramente superior ao do
parafuso, uma vez que a outra peça está roscada.
Figura 3.1 - Parafuso e porca.
Figura 3.2 - Parafuso e peça rosqueada.
O parafuso objeto deste trabalho será concebido provavelmente para a utilização
juntamente com porca com a finalidade de unir peças. Devido ao seu reduzido
comprimento de corpo e rosca, os materiais a serem unidos por este elemento
deverão apresentar pequena espessura.
USINAGEM DOS MATERIAIS THIAGO ANTÔNIO P. S. COSTA
12
HIDRO ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL LTDA.
C.N.P.J 22.973.408/0001-82 Insc. Estadual 15.141.190-5
4 MEMORIAL DESCRITIVO DO DIMENSIONAMENTO DO
PARAFUSO
Após identificados e entendidos alguns conceitos básicos relacionados aos parafusos,
suas formas, seus componentes e aplicações, neste tópico será apresentado o
memorial descritivo que levou à determinação dos parâmetros construtivo do parafuso
proposto, dentre os quais: velocidade de corte (Vc), velocidade de avanço (Vf), avanço
(f), profundidade de corte (aP), taxa de remoção do material (Q), tempo de corte (tc),
espessura do cavaco (h), largura do cavaco (b) e força de corte (fc).
Para a realização do dimensionamento do elemento, isto é, visando auxiliar na
execução dos cálculos matemáticos foi utilizado como ferramenta computacional o
software Excel.
Assim sendo, no quadro abaixo é apresentado todo o memorial de cálculo do
dimensionamento do parafuso supra proposto. Segue anexo a este documento
arquivo em pdf contendo a planilha de cálculo utilizada.
USINAGEM DOS MATERIAIS THIAGO ANTÔNIO P. S. COSTA
13
HIDRO ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL LTDA.
C.N.P.J 22.973.408/0001-82 Insc. Estadual 15.141.190-5
Top Related