Uma matriz composta é usada para recortar e puncionar uma grande arruela a partir de uma chapa de liga de alumínio 6061ST com espessura mínima de
. O diâmetro externo da arruela é de
e o diâmetro interno é de
. Determine os tamanhos do punção e da matriz para operação de puncionamento.
Passo 1
O enunciado me dá as seguintes informações e pede que eu determine tamanhos de punção e de matriz para operação de puncionamento de uma arruela:
- Espessura mínima da chapa:
(peguei esse dado do enunciado). - Diâmetro externo da arruela (diâmetro do contorno a ser blanked):
. - Diâmetro interno da arruela (diâmetro do furo central a ser puncionado):
.
O que o enunciado pede:
- Determinar o tamanho do(s) punção(ões) e da(s) matriz(es) para realizar o puncionamento/blanking dessa arruela.
Passo 2
Entendendo o que cada peça do ferramental precisa controlar (conceito essencial antes de calcular):
- Quando fazemos blanking (recortar a peça externa da chapa), o perfil da peça corresponde ao perfil do punção. Ou seja, o diâmetro do punção para o contorno externo define diretamente o diâmetro da arruela final. A matriz (a abertura na matriz) precisa ser maior que o punção, deixando uma folga (clearance) para permitir o corte e a saída da peça.
- Quando fazemos puncionamento do furo interno, o furo final na peça corresponde à abertura da matriz; o punção que entra no furo é menor do que essa abertura por causa da folga. Em resumo:
- Blanking (peça externa): diâmetro do punção = diâmetro da peça final; matriz = punção + folga.
- Punching (furo interno): diâmetro da matriz = diâmetro do furo final; punção = matriz − folga.
Passo 3
Explicando a folga (clearance) e como escolhê-la (aulas práticas rápidas):
- A folga é a diferença radial (por lado) entre punção e matriz que permite que o material seja cortado sem travar. Ela é normalmente expressa em função da espessura do material
. - Para materiais macios como alumínio, usa-se folga maior que para aços. Uma regra prática comum é usar uma folga por lado entre
e da espessura, dependendo da liga e acabamento desejado. Folga maior facilita o corte mas aumenta rebarba; folga menor melhora a qualidade do corte mas exige mais força e pode grudar. - Vou escolher um valor intermediário e seguro para alumínio 6061: folga por lado
da espessura. Escolhi isso porque é um valor prático (está dentro do intervalo recomendado para alumínio) e balanceia força exigida e qualidade do corte.
Passo 4
Calcular a folga numérica (folga por lado):
Substituindo
:
Portanto a folga por lado é
. A folga total entre matriz e punção é
.
Passo 5
Determinar dimensões para o contorno externo (blanking da arruela):
- Como explicamos, para blanking o diâmetro do punção é o diâmetro da peça final. Assim:
- A abertura da matriz para o blank precisa ser maior que o punção em
:
Arredondando para duas casas decimais (prática usual na fabricação):
Passo 6
Determinar dimensões para o furo interno (puncionamento do furo):
- Para puncionamento do furo, a abertura da matriz é o diâmetro do furo final desejado, então:
- O punção que entra na matriz deve ser menor que essa abertura em
:
Arredondando para duas casas decimais:
Passo 7
Observações práticas e resumo final (o que escolher na oficina):
- Resumindo: usei folga por lado
(12% de ). Essa escolha é um compromisso entre qualidade da aresta e força de corte para alumínio 6061 em . Se você quiser aresta mais fina e tem máquina e matrizes bem afiadas, pode reduzir para entre e (8–10%) por lado; se o processo aceitar mais rebarba, pode aumentar até 15%. - Ao mandar confeccionar as ferramentas, especifique também: folga escolhida, acabamento do bisel do punção (raio de ponta), dureza das peças (por exemplo aço ferramenta), e tolerâncias dimensionais. As dimensões dadas aqui são as dimensões funcionais de corte; a fabricação pode pedir folgas de ajuste para encaixe e tolerâncias de usinagem.
Resposta
Punção do contorno externo (blanking):
Matriz do contorno externo:
Matriz do furo interno (puncionamento):
Punção do furo interno:
Matriz do contorno externo:
Matriz do furo interno (puncionamento):
Punção do furo interno: