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  1. 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
  2. 2. V CEM-NNE 98 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
  3. 3. V CEM-NNE 98 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.
  4. 4. V CEM-NNE 98 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.
  5. 5. V CEM-NNE 98 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.
  6. 6. V CEM-NNE 98 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
  7. 7. V CEM-NNE 98 Figura 7. Produto visto em imagem renderizada 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS Abackerli, Denise T. B., Projeto do Produto Voltado à Manufatura: Proposta de uma Metodologia para Avaliação de Eixos Usinados. Dissertação de Mestrado. EESC-USP, 1994. AutoCAD release 13, Customization Guide. Autodesk Inc.1994, Burbidge, J.L., Introduction of Group Technology. Heinemann, London, 1975. Canciglieri, O.J & Batocchio, A., Features para Peças Rotacionais para Integração do Projeto e Fabricação. XVI ENEGEP 1996. Censi, A.L.C.& Ladeira, M. C.& Lima, C. C. N.A., AutoCAD 12 : Guia Prático. Érica, 1994. Chan, K.C.& Nhieu, J. A., Framework for Feature-Based Applications. University of New South Wales. 1992. Cutkosky, M. R.& Tenenbaum, J. M., A Methodology and Computacional Framework for Concurrent Product and Process Design”. Mechanical Machine Theory, vol. 25, No3, pp. 365- 381, 1990. Filho, P. S., Desenvolvimento de um Sistema de Recuperação de Informações para Projeto Baseado em Tecnologia de Grupo. Dissertação de Mestrado. EESC-USP, 1993. Freitas, P.H.F., Desenvolvimento de um Sistema de Codificação e Classificação para Suportar a Obtenção do Roteiro de Fabricação Padrão. Dissertação de Mestrado. DEF/FEM/UNICAMP, 1994. Groover,M.P.& Zimmers,Jr.,E.W., CAD/CAM Computer aided design and manufacturing - Printice Hall,New Jersey 1984. Eversheim, W. et al., Changing Requirements for CAP Systems Lead to a new Cap ata Model. Annals of the CIRP V.36, n.2 p.321-326, 1987. Eversheim W. et al, Requirements on Interfaces and Data Models for NC Data Transfer in View of Computer-Integrated Manufacturing. Annals of the CIRP V.38, n.1, p.443-446, 1989.
  8. 8. V CEM-NNE 98 Head, George O., AutoLISP in plain english. A Practical Guide for Non - Programmers; Ventana Press, 1989. Leite, W. J.S., AutoLISP : guia da linguagem de programação do AutoCAD .Editora Érica 1989. Naveiro, R., Product Morphology and Production Automation. International Conference of Engineering Desing, p. 815-821, 1987. Maufé, G. & Pozza,R. & Scarato,G., Desenho Técinco Mecânico. Curso Completo, Vol.2. Editora HEMUS. McMahon, C.& Browne, J., CAD/CAM from Principles to Practice. Addison- Wesley Publish Company, 1993. Rodrigues,S.R. & Rozenfeld, H., Um sistema baseado em conhecimento para planejamento do processo de peças rotacionais integrado a um sistema de projeto orientado à manufatura. Escola de Engenharia de São Carlos, 1992.

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