14.3 Uma matriz composta será usada para recorte e puncionamento de uma arruela grande a partir de uma chapa de liga de alumínio 6061ST com
de espessura. O diâmetro externo da arruela é
, e o diâmetro interno é 15,0 mm . Determine os tamanhos do punção e matriz para a operação de puncionamento.
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede.
-
Dados fornecidos:
- Espessura da chapa:
. - Diâmetro externo da arruela (diâmetro externo do blank):
. - Diâmetro interno da arruela (furo da arruela):
.
- Espessura da chapa:
-
O que o enunciado pede:
- Determinar os tamanhos do punção (punch) e da matriz (die) para a operação composta de recorte (blanking) e puncionamento (punching) dessa arruela.
Passo 2
Explicar o que é cada peça da ferramenta e a regra básica para dimensões (aulas rápidas e necessárias).
-
definição prática:
- Punção (punch): a peça que entra contra a chapa cortando-a; para um furo, a ponta da punção tem o diâmetro do furo que se quer formar; para o contorno externo (quando se faz blanking) a punção tem o diâmetro externo da peça que se quer obter.
- Matriz (die): a abertura correspondente na placa da matriz; deve ser maior que a punção para permitir o corte por cisalhamento.
-
conceito crucial: folga de corte (clearance).
- A folga por lado, que chamo de
, é a distância radial entre a parede da punção e a parede da abertura da matriz, medida por lado. Para cortes circulares a relação entre diâmetros é: - A folga
é habitualmente escolhida como uma fração da espessura da chapa: onde é a fração (por ex.: para , para , etc.).
- A folga por lado, que chamo de
-
razão física e prática para a folga:
- Folga insuficiente gera esforço muito grande no corte, empenamento e ponta muito lisa com alto encruamento.
- Folga excessiva gera rebarbas grandes e perda de precisão.
- Para ligas de alumínio a folga utilizada por lado costuma ser menor que para aços, porque alumínio é mais dúctil; porém a espessura
aqui é relativamente grande ( ), então usa-se um valor moderado de folga para garantir bom acabamento.
Passo 3
Escolher um valor prático para a fração
e justificar.
- Referência prática e justificação (resumida, estilo “o que usar na prova”):
- Para alumínio 6xxx em chapas de alguns mm a prática de projeto recomenda folga por lado entre
e de . Para não ficar muito justo (tendo ) escolho um valor intermediário/conservador (ou seja, por lado). Isso normalmente dá bom acabamento sem exigir força excessiva. - Se a prova pedisse uma faixa, poderia apresentar os extremos; aqui escolho um valor único e justifico: é uma escolha prática e defendida por manuais de estampagem para alumínio com essa espessura.
- Para alumínio 6xxx em chapas de alguns mm a prática de projeto recomenda folga por lado entre
Passo 4
Calcular a folga por lado
numericamente, mostrando passo a passo.
- Fórmula usada:
- Substituindo
e : - Faça a conta passo a passo:
- Logo:
Passo 5
Determinar os diâmetros da punção e da matriz para o contorno externo (blanking) e para o furo interno (puncionamento), usando a relação
.
- Regra prática a aplicar:
- Para o contorno externo (blanking da arruela): a punção determina o diâmetro externo da peça final. Portanto:
A matriz externa (abertura da matriz) será maior por : - Para o furo interno (puncionamento): a punção tem o diâmetro do furo desejado e a matriz interna é maior por
:
- Para o contorno externo (blanking da arruela): a punção determina o diâmetro externo da peça final. Portanto:
Passo 6
Calcular numericamente os quatro diâmetros com os valores já determinados.
- Para o contorno externo:
- Para o furo interno:
Passo 7
Observações finais práticas (o que conferir na prova/oficina).
- A punção tem, em geral, o diâmetro nominal da peça/furo; a matriz tem a folga adicional calculada.
- Em projeto real verificar também:
- Tolerâncias dimensionais requeridas (se for exigida tolerância apertada, ajustar folga e processo).
- Estado do material (se for temperado ou muito duro, escolher
diferente). - Rugosidade e acabamento desejados (folgas menores melhoram precisão mas aumentam força).
- Para a prova: apresentar os números calculados e justificar a escolha de
(aqui usei por lado).
Resposta
Punção externa (blanking):
Matriz externa:
Punção interna (puncionamento do furo):
Matriz interna:
Matriz externa:
Punção interna (puncionamento do furo):
Matriz interna: