Principais considerações para fazer gabaritos e acessórios

Os gabaritos são ferramentas que mantêm uma ferramenta de fabricação no lugar enquanto ela executa uma tarefa repetitiva, como furar ou rosquear furos. Os acessórios, por outro lado, não guiam uma ferramenta de fabricação, mas mantêm uma peça de trabalho estável em uma posição, orientação ou localização fixa. Um torno padrão é um exemplo doméstico comum de um acessório.

Diferenças à parte, tanto os gabaritos quanto os acessórios são ferramentas que fazem uma grande diferença. Eles aumentam a produtividade, melhoram a repetibilidade das peças, facilitam a montagem e desmontagem de peças e até ajudam a criar um ambiente de trabalho seguro. Quase todos os processos de fabricação industrial automatizados dependem de gabaritos e acessórios para construir consistentemente peças que funcionem corretamente. Os engenheiros podem garantir que seus gabaritos e acessórios sejam fortes e bem projetados, mantendo essas considerações principais em mente.

Noções básicas de design de gabaritos e acessórios

A chave para a fabricação de gabaritos e acessórios começa com a compreensão de como os graus de liberdade funcionam. Qualquer objeto no espaço tem seis graus de liberdade - cima/baixo, esquerda/direita, frente/trás e a capacidade de girar cerca de 3 eixos (X,Y e Z). Um acessório projetado adequadamente precisa restringir essas liberdades o máximo possível para manter a peça travada na posição, mas não tanto que a peça seja excessivamente restringida.

A superrestrição acontece quando forças redundantes tentam fazer o mesmo trabalho e acabam trabalhando de forma contraproducente. Uma cadeira de quatro pernas é um excelente exemplo disso – a quarta perna é mecanicamente desnecessária e causará balanço se a cadeira estiver em uma superfície irregular. Na melhor das hipóteses, forças excessivas não terão efeito sobre as fixações, mas, nos piores casos, resultarão em peças de baixa qualidade e maior risco para o operador.

É essencial que os engenheiros sejam precisos quando se trata de liberdades. Um design de fixação menos restrito é melhor para peças como peças fundidas que têm um pouco mais de variação, enquanto um design de fixação mais restrito é melhor para peças usinadas em CNC ou moldadas por injeção com superfícies mais precisas.

Um projeto de gabarito e fixação bem-sucedido leva em consideração como a ferramenta operará e como será a sensação de operar a ferramenta. Cada aplicação será diferente, mas os engenheiros devem sempre incorporar o design centrado no ser humano em seus planos. Comece com estes cálculos de projeto de fixação e fixação:

1. Sempre que possível, projete gabaritos e acessórios para operação com uma mão. Dessa forma, os operadores podem usar uma mão para segurar o acessório e a outra para posicionar ou estabilizar a peça.
2. Projete um gabarito ou acessório que não precise de assistência humana para segurar uma peça durante as operações secundárias.
3. Opte por geometrias que tornem óbvios os erros de desalinhamento. Isso pode reduzir lesões no local de trabalho.
4. Considere como o gabarito ou acessório se encaixará no fluxo de trabalho geral da produção.
5. Tente criar um design que use o menor número de etapas. Isso reduz os tempos de ciclo e reduz ao mínimo os movimentos repetitivos fatigantes.

Gabaritos e acessórios podem ser fabricados usando usinagem CNC e impressão 3D, mas, em geral, a impressão 3D oferece várias vantagens. Nesse caso, a manufatura aditiva é mais barata e mais rápida que a usinagem CNC por uma ampla margem. Além disso, apenas a impressão 3D oferece aos engenheiros a flexibilidade de re-otimizar frequentemente o design.

Práticas recomendadas de fabricação para gabaritos e acessórios

Gabaritos e acessórios podem ser construídos usando materiais de metal ou plástico, mas o plástico tende a ser mais acessível e muitas vezes pode atender a todos os requisitos de desempenho. A modelagem industrial de deposição fundida (FDM), HP Multi Jet Fusion e Carbon Digital Light Synthesis (DLS) fornecem excelentes resultados, mas a estereolitografia (SLA) e a sinterização seletiva a laser (SLS) também podem ser boas opções. Para moldagem por injeção rápida, os termoplásticos de engenharia podem facilmente produzir peças isotrópicas em grandes volumes.

Para gabaritos e acessórios duráveis ​​e de alto desempenho, lembre-se destas práticas recomendadas de fabricação:

1. Os gabaritos e acessórios de impressão 3D permitem que as equipes de produto aumentem a complexidade do projeto sem aumentar o custo da peça, portanto, cabe aos designers aproveitar esse princípio durante a fase de projeto. Considere quais funcionalidades adicionais podem ser criadas para melhorar o desempenho da peça.
2. Verifique a precisão dimensional do acessório usando ferramentas de metrologia e inclua recursos de dados no projeto para facilitar a inspeção e a verificação.
3. Use costelas e filetes para aumentar a rigidez.
4. Use inserções rosqueadas de metal para aumentar a durabilidade.
5. Evite o empenamento causado pelas resinas SLA soltando todos os parafusos e aliviando as forças de fixação após a conclusão das operações secundárias.
6. Use molas para facilitar a ejeção.
7. Se fabricar por meio de usinagem CNC, leve em consideração os detritos no plano de projeto. Por exemplo, os engenheiros podem deixar um espaço no gabarito para permitir a formação de rebarbas sem interferir na ferramenta. Minimize quaisquer pequenas lacunas, ranhuras ou bolsos onde os cavacos possam se expandir em cunhas.

Após a fabricação do gabarito ou acessório, ele deve ser validado quanto à forma e função. Os engenheiros devem comparar a ferramenta concluída com o modelo CAD original para garantir que seja dimensionalmente correta. Um acessório bem projetado apoiará a peça e a manterá no lugar, uma vez que a fixação seja aplicada, sem qualquer inclinação, dobra ou deslocamento.

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Gabaritos e acessórios são componentes essenciais de qualquer projeto de fabricação. Eles aumentam a produtividade, aceleram os prazos de produção e permitem a produção de peças melhores. Como tal, é fundamental que os engenheiros façam o possível para tornar seus gabaritos e acessórios o mais funcionais possível. Um parceiro de fabricação experiente pode ajudar.

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