Artigo tecnico

1. V CEM-NNE 98
PROJETO DO PRODUTO VOLTADO PARA MANUFATURA
PAULO HENRIQUE FIALHO DE FREITAS & ADRIANO DE RESENDE SILVA
Departamento de Mecânica, Fundação de Ensino Superior de São João del Rei - Praça Frei
Orlando, 170 CEP 36300 000 São João del Rei - MG Brasil- E-mail: paulohff@zaz.com.br
Resumo
Este artigo apresenta o protótipo de um software baseado nas filosofias Design for Manufacture e Tecnologia de
Grupo aplicando a técnica Design by Featutes. Os sistemas CAD em geral não representam satisfatoriamente
as informações tecnológicas inerentes ao projeto, mas apenas as características geométricas do projeto.
Conceitos novos, como o de features aliados a linguagens de programação, tais como Autolisp (versão Lisp
utilizada pelo Autocad), contribuem amenizando as dificuldades de representação das características para
projeto e fabricação tornando-se no elo de integração informatizada dos sistemas CAD/CAPP/CAM. Este
trabalho propõe à obtenção de eixos em modelo 3D utilizando a técnica Design by Features. A técnica permite
que seja elaborada uma análise das características geométricas e de processo de fabricação para estabelecer
critérios de escolha de máquinas ferramentas, parâmetros de fabricação, a partir da formação de famílias de
peças formadas a partir de TG.
Palavras Chaves
Projeto Assistido por Computador, Tecnologia de Grupo, “Features”
1. INTRODUÇÃO
A aplicação integrada de tecnologias computacionais, utilizando uma base de dados
comum de peças, produtos e equipamentos, viabiliza a minimização dos custos durante o ciclo
de vida do produto e ainda contribui com o aumento da qualidade da informação.
Sabe-se que a padronização de componentes é um caminho fundamental em busca da
qualidade dos produtos. Assim se o processo de padronização é iniciado a partir do projeto do
produto, esforços futuros em resolver problemas podem ser evitados. Atingindo a
padronização de componentes e processos, torna-se possível a criação de pequenas linhas
dedicadas que, pelo fato de serem especializadas no trabalho que desenvolvem, vão
aprimorando a qualidade de seus serviços ao longo do tempo.
Chega-se então ao ponto de interesse deste trabalho: o projeto do produto. O empresário
que consegue atuar no produto de forma racional seguindo a filosofia da “Design for
Manufacture”, conseguirá produzir com qualidade a custos adequados e deter um mercado
promissor.
Visto o papel que o Projeto do Produto Voltado à Manufatura (Design for Manufacture)
tem sobre os fatores Custos; Qualidade do Produto; Flexibilidade fabril; pode-se afirmar que
as técnicas englobadas dentro desta metodologia de projeto são de fato um grande avanço
rumo a implementação de sistemas CAD/CAM para formar um ambiente integrado de
trabalho para a atividade de projeto e fabricação.
Nesta linha de projeto, conceitos como Parametrização de Peças para aplicação ao
planejamento de processos de fabricação; Features; e Sistemas de Codificação e
Classificação baseado nos princípios de Tecnologia de Grupo são a base para a realização
desta proposta de trabalho.
Dentro deste contexto, objetivou-se especificamente a confecção de eixos através de
modelamento 3D utilizando o software gráfico AutoCAD da Autodesk Inc. em ambiente
Windows, que fornece o suporte necessário para a formulação do roteiro de fabricação
padrão através do fornecimento de dados geométricos e relativos a fabricação que
possibilitará ao planejador especificar as máquinas ferramentas, dispositivos necessários a
fabricação, parâmetros de fabricação (velocidade de corte, avanço, profundidade de corte) e
estabelecer critérios relativos as características geométricas e de processo de fabricação
correspondentes a formação de determinadas famílias de peças. Além disso, a integração da

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Tecnologia de Grupo e CAD permiti a formação de uma base de dados de manufatura
viabilizando a Geração Automática de Programas CNC e outros, para firmar no futuro o
conceito de Manufatura Integrada por Computador.
2. TECNOLOGIA DE GRUPO
Sabe-se que a evolução atual do mercado consumidor apresenta características
substancialmente diferentes das apresentadas à época de Taylor. Devido a isso, a tendência
atual é de aplicação de técnicas administrativas tais como Just-in-Time, Kan-Kan, etc., no
sentido da redução dos inventários em processo.
Porém, quando se deseja aplicar essas técnicas em estruturas inadequadas, com pouca
flexibilidade e baixos tempos de resposta, na tentativa de se atender as novas demandas de
mercado, as conseqüências imediatas são queda de produtividade; aumento de confusão
operacional; aumento do tempo de resposta do sistema.
A Tecnologia em Grupo (TG) vem a resolver esses problemas com a simplificação obtida
na geração de novos produtos e na geração de novos processos de fabricação nos centros de
trabalho. A Tecnologia de Grupo é uma filosofia de fabricação que busca identificar peças e
produtos semelhantes na sua forma e ou processo de fabricação para agrupá-los em famílias
de peças, grupo de peças com as mesmas características, visando obter os benefícios desta
similaridade tanto nas atividades de projeto quanto nas de manufatura (Groover,1984). O
agrupamento de peças similares dentro de famílias de peças é a chave da implantação da
Tecnologia em Grupo. O problema que imediatamente se apresenta é como as peças podem
ser eficientemente agrupadas dentro dessas famílias?
Um Sistema de Codificação e Classificação (SCC) é uma resposta. Estes sistemas
facilitam um programa de redução e padronização de peças que pode ser valioso tanto para a
empresa como para seus clientes. Quando um SCC é bem elaborado e eficientemente
implantado no setor de projeto, obtém-se um método sistemático e eficiente para o
armazenamento de informações de uma maneira organizada. A utilização de uma base de
dados computacional agiliza o processo de recuperação de dados de projeto, tais como:
desenhos especificações, dados geométricos, materiais, etc. O sistema de recuperação de
dados de projeto baseado no agrupamento de peças em famílias proporciona as seguintes
características importantes que auxiliam significativamente a racionalização do projeto:
agrupamento de peças em famílias para racionalização do projeto; recuperação de
informações de projetos existentes para novas aplicações, modificações e referências;
padronização de especificações, características e materiais; melhorias visando otimização de
projeto; eliminação de desenhos duplicados; estimativa de custo simplificada e efetiva. A
figura 1 apresenta um fluxograma para racionalização de projetos.
3. INTEGRAÇÃO CAD/CAPP/CAM
O desenvolvimento de software para suportar o planejamento de diferentes processos e
diferentes funções não consideram a estrutura hierárquica do planejamento do processo,
planejamento de operações e programação de produção. Dessa forma, os esforços de
desenvolvimento de sistemas independentes de CAD, CAPP e CAM conduziram a problemas
tais como armazenagem de dados redundantes; inconsistência nas bases de dados;
representação insuficiente dos dados tecnológicos; diferente compreensão das características
das peças nos diferentes sistemas (Eversheim et al, 1987, 1989).
Um dos maiores desafios da integração CAD/CAPP é a tradução da linguagem CAD para
a linguagem CAPP. Isto exige um sistema para reconhecimento das características da peça.
Este é um processo sujeito a erros e muito dispendioso. Neste sentido, os sistemas CAD não
representam satisfatoriamente as informações tecnológicas inerentes ao projeto, representando

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essencialmente os aspectos geométricos. Conceitos novos, como o de Features e de
Parametrização aliados a uma linguagem de programação tal como o Autolisp (versão Lisp
utilizada pelo Autocad) contribuem para amenizar essas dificuldades e para tornar-se o elo
para de integração entre sistemas CAD/CAPP/CAM ( figura 2).
Figura 1 - Fluxograma para racionalização de projetos
A aplicação da TG juntamente com SCC na elaboração de sistemas CAPP tem se
mostrado uma poderosa ferramenta para alcançar efetiva integração entre o projeto e
manufatura em ambiente CAD/CAM (Naveiro,1987). Os SCC além de tornar o processo de
implantação de TG menos oneroso, diminui o “gap” existente entre projeto e manufatura, um
vez que , além de deixar informações de projeto disponíveis ao planejamento de processo e
vice-versa, sistematiza o procedimento de geração de projetos e planos de processos.

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Figura 2 - Interface CAD/CAPP/CAM
Uma base de dados integrada para sistemas CAD/CAPP/CAM onde todos os dados de
projeto, processo, fabricação e produção são armazenados é otimizado através a utilização de
TG que permite a sistematização dos atributos de um produto.
Pesquisadores tem explorado ao máximo a interação da Tecnologia de Grupo à sistemas
CAD/CAM/CAPP. Na comunidade científica encontramos aplicações bem sucedidas como a
utilização de um Sistema de Codificação e Classificação de peças rotacionais para geração de
famílias, baseado na Tecnologia de Grupo, com a representação dos dados usados durante os
processos de projeto e manufatura no ambiente AutoCAD em duas dimensões (Canciglieri e
Batochio; 1996). Outro trabalho, apresentou uma implementação em linguagem AutoLisp de
uma aplicação baseadas em features para projeto de cozinhas modulares no sistema CAD
AutoCAD (Chan e Nhieu; 1993).
Estes trabalhos são exemplos de como a utilização de TG, Features, SCC podem
contribuir para a integração dos sistemas de manufatura.
4. DESENVOLVIMENTO E INTERAÇÃO COM A INTERFACE
A definição de feature depende da aplicação especificada. Ainda não existi uma definição
formal adequada para features. São vários os conceitos sobre features, porém em nosso caso
especial destacamos o seguinte: “Features são regiões ou partes da peça que possuem algum
significado para o processo de manufatura” (Rodrigues e Rozenfeld; 1992). Baseado neste
conceito, desenvolveu-se o módulo: Modelador de Features. O módulo contêm as features
necessárias para a confecção de um projeto de eixo para transmissão de potência e sua
configuração é mostrada na figura 3.
Figura 3 - Esquema do Módulo de Features
Dentro do módulo o projetista seleciona as features uma a uma para dar a forma final
desejada ao eixo através de um menu apresentado na figura 4.

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Figura 4: Biblioteca de features
Para o exemplo mostrado nas figuras 6 e 7 que apresentam a interface na fase de projeto
na qual é mostrada a peça em vistas ortogonais (elevação, perfil, vista direita e perspectiva) e
a peça acabada numa vista renderizada para avaliação final respectivamente, foram utilizados
seis features diferentes, utilizando quadros de diálogo no qual são mostradas as característica
geométricas da feature escolhida e seus atributos para fabricação.
A interação se dá através da escolha das características geométricas tais como diâmetro e
comprimento do cilindro, dos raios de concordância com outras features, comprimento de
chanfros, comprimento, largura, profundidade e posição para rasgos para chavetas e furos e
outras que sejam relevantes e dos atributos de fabricação tais como tolerâncias dimensionais e
de posição, rugosidade superficial da peça, tratamentos térmicos e ações que visem dar uma
característica especial a peça como é apresentado na figura 5. Os atributos são utilizados por
um sistema de codificação e classificação para gerar uma nova família de eixos ou classificar
o novo eixo dentro de uma família já existente. O módulo gera como resultados o modelo 3D
do eixo e um código de classificação para armazenamento em banco de dados.

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Figura 5 : Quadros de Diálogo
5. CONCLUSÃO
Neste artigo foi apresentado o desenvolvido de um
aplicativo para projeto de eixos de transmissão de potência:
o Módulo Modelador de Features.
O desenvolvimento do aplicativo têm o intuito de
racionalizar e sistematizar os procedimentos de projeto no
início do ciclo fabril para promover a integração entre os
sistemas CAD e CAM através da aplicação da Tecnologia
de Grupo.
Todas as melhorias sugeridas pela aplicação da
Tecnologia de Grupo estão sendo comprovadas à medida que o protótipo de software é
desenvolvido.
Nas próximas etapas do desenvolvimento deverão comprovar os benefícios projetados
pae esse projeto através da implantação do protótipo em uma indústria metal mecânica no
setor de projetos, para efetuar-se as comparações entre o método de projeto tradicional e o
proposto neste trabalho.
Figura 6 . Tela com Vistas Ortogonais e Vista de Perspectiva

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Figura 7. Produto visto em imagem renderizada
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
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