A metalomecânica de precisãona
fabricação em série de armas e muniçõesno 3ºQ/Sec. XX
Vítor Carreira Martins
LLocalização do “cluster” do Armamento no 3º quartel do sec. XX
Fundição de Oeiras
Vistas aéreas em 1947 e início dos anos 50 Visita do Presidente da República
Stand da FBP, na Feira Popular, em 1947
FABRICA MILITAR DE BRAÇO DE PRATA
Planta da FMBP nos anos 60 e 70 do sec. XX
Área de implantação da FMBP (após a demolição)
Parte da fachada do edifício preservado e panorâmicas da área demolida (Nov. 2008)
Área de implantação da FNMAL, em fase final de demolição (posterior a 2004)
Quatro anos depois do encerramento da FNMAL
A produção em massa de artigos idênticosO fabrico em série de armas e munições
• 1912 Fabrico de granadas de 7,5 cm na F. Braço de Prata• 1910 Ford mod. “T” é apresentado em Salt Lake City• 1816 Simeon North constrói a primeira fresadora mecânica• 1798 Eli Whitney mostra, perante o Congresso da União, a montagem
de armas com peças intermutáveis• 1765 Jean Gribeauval introduz o conceito de intermutabilidade no
fabrico de tubos-canhões de artilharia
O fabrico em série de armas e muniçõesA problemática a resolver e a solução
• A escassez de mão-de-obra qualificada• O processo de fabrico sucessão de operações elementares• A divisão do trabalho e a especialização
• A capacidade física limitada do ser humano e a precisão do sistema homem-máquina
• O emprego generalizado de máquinas-ferramentas• O emprego de ferramentas especializadas e dispositivos
• A montagem (s/ ajustar) e o funcionamento <> Intermutabilidade– A precisão dos processos de fabrico e o conceito de tolerância– A concepção e o emprego de calibres
A DISTRIBUIÇÃO NORMAL OU DE GAUSS
1
2
3
.
.
.
98
99
100
?
1 + 100 = 101
50502 + 99 = 101
3 + 98 = 101
A precisão dos processos e a curva de GAUSSO génio Carl Friederiech Gauss, aos 10 anos (1786)
A precisão dos processos – lei de variação / curva normal (de Gauss)
Medição da altura 50+/-0,015 maquinada em rectificadora de planos
INTERMUTABILIDADE – a precisão dos processos de fabrico• IT01, IT0, IT1, IT2, IT3, IT4, IT5, IT6.. Production of gauges and instruments. • IT 5, IT6, IT7, IT8, I9, IT10, IT11, IT12...Precision and general Industry. • IT11, IT14, IT15, IT16..Semi finished products
• IT16, IT17, IT18 ..Structural Engineering
ISO IT Grade 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16Lapping
Honning
Cylind. grinding
Plan grinding
Broaching
Reaming
Turning & Boring
Milling
Sawing
Cold rolling & drawing
Drilling
Forging
Hot rolling
T band / Size 80 - 120 2,5 4 6 10 15 22 35 54 87 140 220 350 540 870 1400 2200
T band / Size 3 - 6/10 1 1,5 2,5 4 5/6 8/9 12 18 30 48 75 120 180 300
Extruding
O FABRICO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕESNO 3º Q/SEC. XX
Técnicas e processos em que a FMBP foi pioneira
• Controlo da qualidade industrial – controlo estatístico do processo
• Engenharias de produto/processo simultâneas (DFM)• Projecto e fabrico de ferramentas, dispositivos e calibres• Programas de redução de leadtimes• Laboratórios de metrologia, de análises e ensaio de
materiais• Fusão, laminagem e embutissagem do latão 70/30• Tratamentos térmicos de aços, cementação e nitruração• Fundição injectada de ligas de Zn e Al (pequenas peças)• Torneamento de precisão c/ tornos automáticos mono e
multi-árvore• Planeamento e controlo da produção e custos com TAD
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕESAs tecnologias específicas no 3º Q / Sec. XX
Controlo da qualidade industrial – CEP
Engenharias de produto/processo simultâneas(DFM – Design For Manufacture)
Engenharias de produto/processo simultâneas(DFM)
Objectivos• Rever o projecto em função
do processo• Garantir o cumprimento da
especificação do produto
Plano de acções• Execução série ‘0’• Ensaio de tiro• Rebentamento em cercado
de Brouges
Engenharias de produto/processo simultâneas(DFM)
Engenharias de produto/processo simultâneasEstudo do ajustamento ‘tubo do morteiro / granada de 81mm’
Engenharias de produto/processo simultâneasEstudo do ajustamento ‘tubo do morteiro / granada de 81mm’
determinação de cotas nominais e tolerâncias
Condições de funcionamento no tiro• Folga mínima permitida fm = 435 μ• Folga máxima permitida fM = 1206 μ (80% para projecto) = 965 μ• Folga de projecto nas condições de máximo material
fp = (435 + 1206*0,80) / 2 = 699,9 μ = 0,70 mm
Parametrização do sistema ‘tubo / granada’+a
• D = φ+b(diametro interior do tubo), com φ = 81-x
• d = φ-y (diametro na faixa de centragem), φ = 81• fm = Dm – dM = (81+b) – (81-x) = b + x • fM = DM – dm = (81+a) – (81-y) = a + y
Engenharias de produto/processo simultâneasEstudo do ajustamento ‘tubo do morteiro / granada de 81mm’
determinação de cotas nominais e tolerâncias
Equações de funcionamento do sistema ‘tubo / granada’• fpm = b + x = 0,70 b + x = 0,70• fpM = a + y < 0,965 a + y + k = 0,965
Domínio de funcionamento0,435 < f < 0,965
Critério de cotação funcional do sistema ‘tubo / granada’Repartição equitativa da ‘folga de projecto’ pelo diâmetro interior do tubo do morteiro e pelo diâmetro da faixa de centragem da granada,na condição de máximo material.
Engenharias de produto/processo simultâneasEstudo do ajustamento ‘tubo do morteiro / granada de 81mm’
determinação de cotas nominais e tolerâncias
Determinação da cota nominal e tolerância do diâmetro do tubo
Dm = φ + fp/2 = 81 + 0,70/2 = 81,35 (máximo material)• O processo de fabrico garante o grau de tolerância IT7 = 0,035
D = 81,35 H7 = 81,35+0,035
• Tomaremos, porém, a cota o tubo do morteiro FBP em serviçoD = 81,40+0,04 (ficando a = 0,44 e b = 0,40)
Determinação da cota do diâmetro da faixa de centragem
δM = φ – x = 81 – (0,70-b) = 81 – 0,30 = 80,70 (máximo material) δ = 80,70 max (após pintura)
Engenharias de produto/processo simultâneasEstudo do ajustamento ‘tubo do morteiro / granada de 81mm’
determinação de cotas nominais e tolerâncias
Determinação do diâmetro da faixa de centragem após maquinagem• O processo de pintura garante uma espessura de película de 30μ
dM = 80,70 – 2*0,030 = 80,64 • Aplicando agora a 2ª equação de funcionamento
a + y + k = 0,965 a + y < 0,965 0,44 + y < 0,965y < 0,525
O que nos deixa uma margem muito folgada para fixação da tolerância Do diâmetro da faixa de centragem na operação de rectificação, face àprecisão das máquinas utilizadas (torno de cópia e rectificadora sem centros). Como então seguíamos as normas americanas, fixou-se o intervalo de tolerância de 0,005” = 0,127, donde resulta a cota
d = 80,64-0,127
GRANADA DE MORTEIRO DE 81 MMprojecto dos calibres para inspecção do diâmetro da granada na
faixa de centragem
• Cota a inspeccionar d = 80,64-0,127
• Controlo por atributos• Tipo de calibres maxila P/NP
GRANADA DE MORTEIRO DE 81 MMprojecto dos calibres para inspecção do diâmetro da granada na
faixa de centragem
• Dimensionamento do calibre– Cota a controlar d = 80,64-0,127
– tolerância a controlar IT = 0,127 mm– tolerância de fabrico do calibre H = IT/10 = 0,013 mm– Zona de gastamento z = IT/10 = 0,013 mm
• Cota do calibre P (novo) +0,0065
– L = (dM – z) + H/2 = (80,64-0,013) + 0,0065 = 80,627-0,0065
• Limite de utilização do calibre P (usado)– L’ = 80,64
• Cota do calibre NP +0,0065
– l = dm + H/2 = (80,64-0,127) + 0,0065 = 80,513-0,0065
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES Projecto e fabrico de um calibre tampão ‘Passa’
Calibre tampão P para furo 8,5 D10 = 8,5(+0,040 /+0,098)IT10 = 58 μ <> z = 1/10*IT10 = 5 μIT4 = 4 μ (tolerância de fabrico do calibre)Diâmetro máximo do calibre = 8,540 + 5 + 4 = 8,549 mmDiâmetro mínimo do calibre = 8,540 + 5 = 8,545 mmLimite de gastamento = 8,540 mm
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES Calibre P/NP para inspecção cavilha-eixo diam. 5m6 (5,004 - 5,0012)
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES As tecnologias específicas no 3º Q / Sec. XX
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES Calibres tampão e anel para inspecção de roscas
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES -3ºQ/SecXXA operação mecânica elementar
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES - 3ºQ/Sec.XXas movimentações e o leadtime
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES programas de redução de leadtimes - II
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES programas de redução de leadtimes - I
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES As tecnologias específicas no 3º Q / Sec. XX
Ferramentas ‘estandardizadas’
FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES As tecnologias específicas no 3º Q / Sec. XX
Torno multi-árvores
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES As tecnologias específicas no 3º Q / Sec. XX
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES As tecnologias específicas no 3º Q / Sec. XX
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES As tecnologias específicas no 3º Q / Sec. XX
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES Laboratórios e Gabinete de Estudos e Métodos
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES Laboratório balístico e carreira de tiro
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES As tecnologias específicas no 3º Q / Sec. XX
Dinâmicas de cooperação e desenvolvimento
• Cooperação empresarial– Fornecimento de serviços (trat.térmicos , metrologia dimensional,
análises e ensaio de materiais)– Apoio às iniciativas individuais de criação de oficinas de ferramentas – Apoio técnico aos fornecedores– Visitas técnicas.
• Formação de capital humano p/ o mercado de trabalho– Treino dos engenheiros em SMO – Formação de aprendizes– Treino de pessoal executante e dirigente fabril
FÁBRICA MILITAR DE BRAÇO DE PRATA1907 - 1997
O fabrico em série de armas e munições3º Q / Sec. XX
• Sistema económico de produção em massa de bens para venda e distribuição aos consumidores
– Mecanização e standardização– Divisão do trabalho– Especialização– MOD semi-qualificada
• Macro-tecnologia integradora das engenharias de processo e de produto
– Projecto do produto– Plano de fabrico
• Operações Elementares• Estudo e medição do trabalho• Máquinas-ferramentas• Ferramentas, dispositivos e
calibres– Qualidade industrial
• CEP• Inspecção, teste e ensaio• Calibração
DIRECTOR
FMBP
SERV.COMERCIAIS
SERV.INDUSTR.
SERV.ADM. FIN.
SERV.GERAISPessoalFormaçãoServ. Apoio
1ª DIVISÃOEst&MétodosMed.trabalhoPlaneamentoQualidade Ver. Geral
2ª DIVISÃO.MuniçõesTecn latão mil.Arr. AparaPr. Ch. FinaRev. Elect.
3ª DIVISÃOFab. CanosMnt.Arm lig.MorteirosMat. Art.Carpint.
4ª DIVISÃOOf.FerramentTrat. TérmicoMant.&Cons.Obra Nova
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES As tecnologias específicas no 3º Q / Sec. XX
A FABRICAÇÃO EM SÉRIE DE ARMAS E MUNIÇÕES As tecnologias específicas no 3º Q / Sec. XX
Forjamento por extrusão
Arranque de apara
Tecnologia do latão militar(70% Cu / 30% Zn)
Fabrico de canos
Fabrico de ferramentas e calibres
T. térmicos e electroquímicos
Estampagem de chapa fina
Fabrico de molas
Laboratório de metrologia dimensionalLaboratório de ensaio de materiaisLaboratório de análisesLaboratório balístico
• Fornos de sais• Fornos de indução• Prensas hidráulicas
• Tornos automáticos mono e multiárvore• Rectificadoras de produção • Máquinas transfer• Fresadoras de série
• Fusão e laminagem do latão 70/30• Embutissagem profunda• Tratamento térmico
• Maquina de martelar
• Fresadoras ferramenteiras• Tornos• Rectificadoras de planos e cilindricas
• Tratamentos térmicos do aço • Zincagem, cadmiagem, cromagem,…
• Prensas mecânicas
• Máquinas especiais para arame e chapa
O paradoxo do gato de Schrodinger
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