docjig scarfing
download 
Denúncia Transcrição
jig scarfing
@ Granta design and Prof. Ashby Aula 5- Selecão de processos 1 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby introdução Propriedades dos materiais e a forma do componente limitam a escolha do processo: • Materiais dúcteis: laminados, estampados podem ser forjados, • Materiais frágeis: exigem outros processos de conformação. • Materiais com baixo ponto de fusão e líquido com baixa viscosidade podem ser fundidos. • Formas delgadas: dificuldades para fundição. • Alta precisão: operação final de usinagem. 2 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby etapas do processos de fabricação 3 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby processos de fabricação 4 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby passos do processo de seleção de processos Os materiais precisam ser conformados, unidos e acabados superficialmente. Seguem os passos do procedimento de seleção de processos: Processes and their attributes Screening by attributes Selecting shape-forming processes Selecting joining processes Selecting surfacetreatment processes PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS E ANÁLISE DE FALHAS @ Granta design and Prof. Ashby atributos do processo Relação entre os materiais e seus processos de fabricação: Conformação União Acabamento PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS E ANÁLISE DE FALHAS @ Granta design and Prof. Ashby atributos do processo: conformação Reino Familia Casting Joining Process data-table Shaping Surfacing Membro Atributos Compression RTM Blow Material molding Injection molding Material Classe Deformation Rotation Molding Injection Composite RTM Powder Blow Rapid prototyping Each family has differential attributes Shape Material Shape Size Range Shape Size Range Min. section Range Min.Size section Tolerance Min. section Tolerance Roughness Tolerance Roughness Economic batch Roughness Economic batch Documentation Economic batch Documentation -- specific Documentation -- specific -- general -- specific -- general -- general Each class member is characterized by a set of attributes, some Process records numeric and able to be structured, some based on text and images PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS E ANÁLISE DE FALHAS atributos do processo: processo de união Kingdom Family Class Member Braze Joining Processes Shaping Adhesives Solder Welding Gas Fasteners Arc e -beam ... Surface treatment Lap Butt Joint geometry Sleeve Scarf Tee PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS E ANÁLISE DE FALHAS Attributes Gas welding Gas welding Material Gas welding Material Joint geometry Material Joint geometry SizeJoint Range geometry Size Range Section Sizethickness Range Section thickness Relative costthickness ... Section Relative cost ... Documentation Relative cost ... Documentation Documentation atributos do processo: tratamento de superfície Kingdom Family Class Member Anodize Anodize Material Anodize Material Joining Processes Why treatment? Material Whythickness treatment? Coating Function of Coating thickness Surf ace hardness Shaping Heat treat Surface treatment Attributes Paint/print Coat Polish Electroplate treatment Surf ace hardness Relativ e cost ... Coating Relativ e thickness cost ... Documentation Anodize Documentation Surface hardness Powder coat Relative cost ... Documentation Metallize... Texture ... Process records Increased hardness Wear resistance Fatigue resistance Corrosion resistance Oxidation resistance PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS E ANÁLISE DE FALHAS Thermal insulation Electrical insulation Color Texture Decoration …. Function of treatment @ Granta design and Prof. Ashby Relação entre massa do componente e os processos de fabricação atributos do processo 10 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby Relação entre espessura da peça e processo de fabricação atributos do processo 11 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby Relação entre tolerância da peça e processo de fabricação atributos do processo 12 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby Matriz entre rugosidade superficial da peça e processo de fabricação 13 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS atributos do processo e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby Relação entre tamanho do lote e processo de fabricação atributos do processo 14 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby atributos do processo: forma A forma é um dos atributos mais difícies de serem descritos e quantificados, mas que excluem alguns processos de produção…. Extrusão, trefilação, laminação… Estampagem, dobragem, forjamento: Formas prismáticas Formas planares 15 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS Fundição, injeção, metalurgia do pó: Formas 3D e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby atributos do processo Relação entre forma e processo de fabricação 16 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby Relação entre custo unitário, lote e processo de fabricação atributos do processo Custo de mão de obra Custo de equipamentos 17 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 PMT 2501 – Seleção de Materiais e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby filtragem: seleção de processos Browse Select Ceramic Search Material Hybrid Metal 1. Selection data Polymer Ferrous Non-ferrous Edu Level 2: Processes - shaping Shape 2. Selection Stages 3 Graph 2 Limit Circular prismatic Non-circular prismatic Flat sheet etc 1 Tree Physical attributes Mass range Tolerance Roughness Results X out of 60 pass 0.2 0.3 kg 0.5 mm 100 µ m Process 2 Process 3 Process 4 Process 5 PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS E ANÁLISE DE FALHAS Batch size B Process 1 B1 > B > B2 @ Granta design and Prof. Ashby Exemplo: isolante de uma vela 19 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby PMT 2501 – Seleção de Materiais e Análise de Falhas - 2011 Exemplo: isolante de uma vela PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS E ANÁLISE DE FALHAS @ Granta design and Prof. Ashby Exemplo: isolante de uma vela 21 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby Exemplo: isolante de uma vela Insulator Translation of design requirements Body shell Insulator Function Central electrode Constraints Design requirements Make 2,000,000 insulators from alumina with given shape dimensions tolerance and surface roughness Free variable 22 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS Material class Shape class Mass Section Tolerance Roughness Batch size Choice of process e Análise de Falhas - 2011 Alumina 3-D, hollow 0.05 kg 3 - 5 mm < 0.5 mm < 100 µ m >2,000,000 PMT 2501 – Seleção de Materiais e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby Exemplo: isolante de uma vela Insulator 1 Select Level 2: Shaping processes Tree stage Body shell 2 Material class Alumina Shape class 3-D, hollow B-carbide Metals Silicon Polymers W-carbide Physical attributes Mass Section Tolerance Roughness Batch size Hybrids Limit stage Translation Alumina Materials Central electrode Constraints Ceramics 0.05 kg 3 – 5 mm < 0.5 mm < 100 µm >2,000,000 Mass range Range of sect. thickness 0.04 3 Tolerance 3 Roughness 0.06 kg 5 Economic batch size 2e6 Hollow, 3 D b mm 0.5 mm 100 µ m Economic attributes Shape PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS E ANÁLISE DE FALHAS - - PMT 2501 – Seleção de Materiais e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby Exemplo: isolante de uma vela Resultado final Powder pressing and sintering Powder injection molding E agora? PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS E ANÁLISE DE FALHAS @ Granta design and Prof. Ashby custo do processo 25 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby custo do processo 26 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby custo do processo When alternative material-process combinations meet the constraints, it is logical to rank them by cost ± 5% Cost estimate for competitive bidding Cost estimate for ranking Materials Energy All of these have an associated cost Capital Manufacturing process Product Time Information 27 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby custo do processo Generic = can be applied to any process Resource Symbol Unit Materials including consumables Cm $/kg Capital $ $ Time (including labor) overhead rate Cc Ct & C $/hr Energy cost of energy Ce $/hr Space, admin. a cost/hr & C s,a $/hr Information & C i $/hr cost of equipment cost of tooling R&D royalties, licenses 28 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS oh e Análise de Falhas - 2011 Lump into overhead & oh rate C @ Granta design and Prof. Ashby custo do processo Materials Tooling m Cm C = 1 − f ∑ (C t ) n + Batch size Rate of production + Capital, Labor, Information, Energy... 1 Cc ∑ n& L . t wo & + C oh The equation states that cost has three types of contributions: • The material costs include material consumed in manufacture. It is independent of batch size and rate. • The dedicated capital investment contains the cost of tooling, dies, jigs and moulds. It varies as the reciprocal of the batch size (1/n). • The last term - the one dependent on time - includes the ‘direct’ cost of the machine operator plus the ‘indirect’ or ‘overhead’ cost associated with administration, maintenance, safety, and so forth. It and one which varies as the reciprocal of the batch rate 1/(dn/dt). 29 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby custo do processo m Cm C = 1 − f + Ct n + 1 Cc & + C oh n& L . t wo Characteristics of the process Cost of equipment Cc Cost of tooling Ct The database has approximate valueranges for these Production rate Site-specific, user defined parameters Batch size n Mass of component m These are entered by the user via a dialog box Capital write-off time tw o Load factor Overhead rate L & C oh 30 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 PMT 2501 – Seleção de Materiais e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby custo do processo Cost modelling Relative cost index (per unit) Capital cost Material utilisation factor Production rate (units) Tooling cost Tooling life 5 2000 0.7 20 300 5000 Relative cost fx 6 5000 GBP 0.75 30 per hr. 450 GBP 10000 units Graph 10 0 00 CostIndex(perunit)(G BP) - Dialog box Capital write-off time tw o = …. 10 0 0 Component mass Load factor 10 0 10 1 1 00 1 0 00 0 1 e +0 0 6 1e +00 8 Batch Size Batch size Material Cos t=2GBP/kg, Com ponent PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS E ANÁLISE DE FALHAS m = …. L = …. Material cost Cm = Overhead rate & C oh = …. @ Granta design and Prof. Ashby custo do processo 32 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby Exemplo: fundição econômica Optical benches are required for precision laser-holography. The list of materials thrown up as candidates for precision devices included aluminium and its alloys. The decision has been taken to cast the benches from Alloy 380, an aluminium-silicon alloy developed for casting purposes. 33 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby Exemplo: fundição econômica The designer, uncertain of the market for the benches, asks for advice on the best way to cast one prototype bench, a preliminary run of 100 benches, and (if these succeed) enough benches to satisfy a potential high-school market of about 10000. 34 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby Exemplo: fundição econômica 35 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby Exemplo: fundição econômica 36 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby Exemplo: fundição econômica 37 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby Exemplo: fundição econômica 38 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby Exemplo: fundição econômica 39 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby Exemplo: fundição econômica 40 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby Exemplo: fundição econômica 41 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby Exemplo: fundição econômica 42 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011 @ Granta design and Prof. Ashby resumo: seleção de processos • Processes can be organised into a tree structure containing records for structured data and supporting information • The structure allows easy searching for process data • Select first on primary constraints • Shaping: material, shape and batch size • Joining: material(s) and joint geometry • Surface treatment: material and function of treatment • Then add secondary constraints as needed. Documentation in CES, and http://matdata.net 43 PMT 2501 –ESeleção PM T 2501 – SELEÇÃO DE M ATERIAIS ANÁLISEde DEMateriais FALHAS e Análise de Falhas - 2011
