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CAPÍTULO 4

CAPÍTULO 4. Planejamento do Processo. “O planejamento do processo é a ponte que liga o projeto à manufatura. Portanto, esta atividade é fundamental em empresas que querem manter-se competitivas.”. INTRODUÇÃO.

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CAPÍTULO 4

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  1. CAPÍTULO 4 Planejamento do Processo Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  2. “O planejamento do processo é a ponte que liga o projeto à manufatura. Portanto, esta atividade é fundamental em empresas que querem manter-se competitivas.” Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  3. INTRODUÇÃO • Hoje cerca de 75% de todos os produtos são manufaturados em tamanhos de lote de menos de 50 unidades. • Produção em lotes   sistemas de manufatura com flexibilidade , não apenas nos equipamentos, mas também na tomada de decisões de projeto, planejamento, agendamento, manuseio e gerenciamento. • Manufatura Integrada por Computador (CIM) integração de todos os aspectos da manufatura. • Num CIM  automação flexível de todas as atividades de manufaturam + coordenação e otimização de todo o sistema de manufatura. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  4. INTRODUÇÃO • Chave para uma implementação do CIM com sucesso  "integração". • Cada componente num sistema de manufatura = porção integrante do sistema  componentes como CAD, CAM, FMS, CAPP, Computer-Aided Assembly (CAA), Computer-Aided Testing (CAT), Computer-Aided Inspection (CAI), MRP, etc., devem ser integrados. • O CAPP desempenha um papel extremamente importante. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  5. INTRODUÇÃO • Comunicação entre o CAD e o CAM  fundamental para o sucesso do CIM. • CAPP pode ser considerado a ponte entre o CAD e o CAM  CAPP determina como a peça será fabricada num sistema de manufatura  sem um bom CAPP, torna-se impossível transformar as informações de projeto (i.e. peça) em manufatura. • CAD & CAM  período longo de desenvolvimento  suas técnicas (p.ex. computação gráfica, programação de máquinas CNC) foram desenvolvidas com sucesso • CAPP  evolução somente no início dos anos 70 (motivada pela percepção das indústrias). Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  6. INTRODUÇÃO • Apesar de muitos problemas técnicos complicados surgirem em CAD e CAM  maioria deles são determinísticos e envolvem um número limitado de fatores. • CAPP envolve a tomada de muitas decisões tecnológicas, e as relações entre estas decisões são intricadas para piorar, muitos problemas técnicos e organizacionais não são determinísticos, e algumas decisões podem ser tomadas apenas através de métodos experimentais nível de dificuldade associado ao CAPP  Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  7. INTRODUÇÃO • Recentemente número de sistemas CAPP desenvolvidos em todo o mundo  Entretanto, apenas alguns podem ser utilizados na indústria. • ”Sistemas comerciais CAD/CAM integrados" tornaram-se disponíveis no mercado na última década  estes sistemas não são mais do que sistemas CAD/NC ou CAD/APT, que armazenam a definição geométrica da peça para pós-processamento. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  8. INTRODUÇÃO • Muitos pesquisadores em todo o mundo têm desenvolvido novos sistemas CAPP + técnicas de CAPP  estes assuntos envolvem alguns problemas cruciais que impossibilitaram o desenvolvimento de bons sistemas CAPP. • Desenvolvimento de sistemas CAPP satisfará as necessidades de implementações de CIM, e também os desafios cada vez maiores da indústria de manufatura. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  9. INTRODUÇÃO • Implementação de um CAPP pode envolver várias técnicas, como lógica de decisão, inteligência artificial, computação gráfica, gerenciamento e estruturação de bancos de dados. • Desenvolvimento de um sistema CAPP de alto nível  deve basear-se na compreensão completa dos princípios e metodologias de planejamento do processo. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  10. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E PLANEJAMENTO DO PROCESSO • Processo de manufatura soma dos processos separados envolvidos na conversão de matérias-prima ou produtos semi-acabados em produtos finais. • Com relação à fábrica  seus produtos podem ser as matérias-prima, as peças semi-acabadas ou produtos finais. • As matérias-prima ou produtos semi-acabados freqüentemente produzidos e fornecidos por outras fábricas. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  11. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E PLANEJAMENTO DO PROCESSO • Processo de manufatura  inclui processos preparatórios (tais como planejamento da produção, planejamento do processo, agendamento da produção, preparação de ferramentas, etc.) e processos auxiliares (tais como manutenção dos equipamentos, manuseio de materiais, afiação de ferramentas, inspeção, etc.) • Processos, atuando diretamente sobre as peças sendo fabricadas  alteram a forma, dimensões e propriedades das peças, ou então efetuam a montagem das peças nos produtos finais. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  12. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E PLANEJAMENTO DO PROCESSO • Processos de manufatura usados para converter matérias-prima em peças acabadas fundição, forjamento, soldagem, puncionamento, estampagem, usinagem, tratamentos térmicos, tratamentos químicos, etc. • Processos de usinagem torneamento, fresamento, furação, retificação, brochamento, geração de engrenagens, etc., dependendo da forma desejada, dimensões, precisão e qualidade superficial da peça. • Vídeos • Planejamento do processo  documento resultante = “plano de processo” ou “roteiro de fabricação”. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  13. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E PLANEJAMENTO DO PROCESSO • Qualidade dos planos de processo influencia: • no grau de complexidade do trabalho preparatório para a manufatura, • na duração do estágio preparatório, • na qualidade das peças e produtos fabricados, • no grau de complexidade do agendamento da produção e seqüência de operações, • nos custos de produção. • Portanto o planejamento do processo é fundamental para a manufatura. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  14. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E PLANEJAMENTO DO PROCESSO Algumas das atividades no planejamento do processo (no contexto de usinagem) Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  15. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E PLANEJAMENTO DO PROCESSO Um plano (folha) de processo Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  16. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E PLANEJAMENTO DO PROCESSO Uma peça para a qual será gerado um plano (folha) de processo Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  17. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E PLANEJAMENTO DO PROCESSO Um plano (folha) de processo Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  18. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E PLANEJAMENTO DO PROCESSO • Freqüentemente mais de uma alternativa de plano de processo para a fabricação de uma única peça. • Um bom plano de processo: • proporciona a qualidade desejada das peças fabricadas, • reduz o custo de produção. • No planejamento do processo  análise pormenorizada da estrutura da peça, especificações do material, volume de produção e condições de fabricação, para que se tome as decisões apropriadas referentes à fabricação da peça. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  19. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E PLANEJAMENTO DO PROCESSO • Decisões que são tomadas no planejamento do processo: • Seleção da matéria-prima e seu método de fabricação • Seleção dos processos de usinagem das superfícies das peças • Determinação da seqüência de operações • Determinação da fixação da peça para cada operação • Seleção do equipamento e ferramentas para as operações de usinagem • Determinação das dimensões e tolerâncias operacionais para as operações de usinagem • Seleção das condições de usinagem e determinação dos tempos padrão para cada operação Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  20. COMPOSIÇÃO DOS PROCESSOS DE USINAGEM • Processo de usinagem composto por operações que transformam as matérias-prima em peças acabadas. • Operação porção completa de um processo (p.ex. furação, retificação) para usinar uma peça (ou várias peças simultaneamente) numa única fixação  utiliza-se o mesmo equipamento e a mesma peça. • Próxima figura  usinagem do furo central e do rebaixo numa flange. • Lote de peças usinado na seguinte seqüência: furação  mandrilamento do furo  mandrilamento do rebaixo, com 3 ferramentas diferentes na mesma máquina (p.ex. num torno)  1 única operação. • Furos executados num torno e então mandrilados num outro torno  2 operações. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  21. COMPOSIÇÃO DOS PROCESSOS DE USINAGEM Conceitos de "operação" e "operação elementar" Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  22. COMPOSIÇÃO DOS PROCESSOS DE USINAGEM • Conteúdo de uma operação inclui: • atividades diretamente relacionadas à usinagem, • ações auxiliares e de manuseio. • Operação Elementar efetuada sem alterar: • a ferramenta (ou grupo de ferramentas usadas simultaneamente), • a superfície usinada da peça, • a velocidade, • o avanço. • Se um destes é alterado  tem-se outra operação elementar. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  23. COMPOSIÇÃO DOS PROCESSOS DE USINAGEM • P.ex.  na figura anterior 3 operações elementares: 1-fazer furo; 2-mandrilar furo; 3-mandrilar rebaixo  em cada uma destas operações elementares, altera-se a ferramenta ou a máquina-ferramenta. • Se o furo sofresse primeiramente mandrilamento (desbaste), e depois o mandrilamento fino a operação consistiria de 4 operações elementares. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  24. COMPOSIÇÃO DOS PROCESSOS DE USINAGEM • Para obter uma maior eficiência na usinagem operações elementares simples podem ser combinadas numa operação elementar complexa várias ferramentas são utilizadas simultaneamente para usinar diferentes superfícies da peça (ver figura)  visa aumentar a produtividade. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  25. COMPOSIÇÃO DOS PROCESSOS DE USINAGEM Operações elementares complexas Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  26. COMPOSIÇÃO DOS PROCESSOS DE USINAGEM • Camada profunda de material da peça operação elementar num único passe X operação elementar em vários passes. • Passemovimento único da ferramenta na direção de avanço ao longo da superfície sendo usinada, sem alterar a fixação da ferramenta ou a velocidade de corte ou o avanço  p.ex. mandrilamento do rebaixo na figura vários passes, porém 1 operação elementar (usinagem do rebaixo), pois não há alteração na ferramenta, na superfície sendo usinada, na velocidade ou no avanço. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  27. COMPOSIÇÃO DOS PROCESSOS DE USINAGEM • Atividades de manuseio numa operação, numa operação elementar ou num passe: • fixar ou retirar a peça, • trocar a ferramenta, • ligar a máquina ferramenta, • aproximar a ferramenta da peça, • medir a superfície usinada. • Fixação  localização e sujeição da peça  peça deve estar na posição correta em relação à máquina. • 1 operação com 1 ou 2 fixações (ver figura) Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  28. COMPOSIÇÃO DOS PROCESSOS DE USINAGEM Fresamento (1 operação) de duas superfícies planas (a) em duas fixações (b) numa única fixação Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  29. COMPOSIÇÃO DOS PROCESSOS DE USINAGEM • No fixações   erros  ; tempo  usinagem de uma peça em posições diferentes numa máquina-ferramenta  busca-se utilizar 1 dispositivo de fixação  alteração da posição da peça sem retirá-la do dispositivo. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  30. COMPOSIÇÃO DOS PROCESSOS DE USINAGEM Processos de usinagem para fabricar o parafuso acima Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  31. COMPOSIÇÃO DOS PROCESSOS DE USINAGEM Processos de usinagem para fabricar o parafuso acima Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  32. EXIGÊNCIAS PARA O PLANEJAMENTO DO PROCESSO • PP  liga o projeto do produto à sua manufatura afeta diretamente: • a qualidade do produto, • a eficiência da produção, • os custos. • Um bom plano de processo deve: • Proporcionar que todas as exigências de qualidade da peça contidas no desenho sejam atingidas; • Resultar numa eficiência de produção  entrega dos mesmos no prazo estipulado. • Resultar custos de produção. • Proporcionar uma melhoria nas condições de trabalho. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  33. EXIGÊNCIAS PARA O PLANEJAMENTO DO PROCESSO • PP  problema importante a ser resolvido: como atingir a precisão especificada no projeto?  não deve depender da habilidade do operador. • Outros problemas tecnológicos e econômicos: • é apropriado adotar matérias-prima de precisão (fundidos ou forjados)? • é melhor utilizar novos métodos de usinagem, máquinas ou ferramentas (p.ex. máquinas NC, centros de usinagem, usinagem de alta precisão, ferramentas de novos materiais, etc.), ou processos de usinagem não convencionais (p.ex. eletro-erosão, laser)? Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  34. EXIGÊNCIAS PARA O PLANEJAMENTO DO PROCESSO • Várias alternativas de planos de processos são avaliadas e comparadas para que o melhor plano seja selecionado  a melhor alternativa não é necessariamente aquela que emprega as máquinas mais avançadas, nem aquela que resulta na mais elevada eficiência de fabricação. • A avaliação das alternativas deve consistir de uma análise dos pontos de vista tecnológico e econômico. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  35. INFORMAÇÕES BÁSICAS PARA O PLAN. DO PROCESSO • PP baseia-se: • no desenho e especificações da peça a ser fabricada, • no desenho da matéria-prima que originará a peça, • no volume de produção, • no equipamento disponível, • nas ferramentas, • nos handbooks. • Desenho e Especificações da Peça • Desenho propriamente dito ou num arquivo de CAD. • Análise deve ser cuidadosamente conduzida pelo processista  informações a respeito da peça sejam claramente entendidas & os vários problemas tecnológicos, que poderão ocorrer na usinagem, sejam considerados inicialmente. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  36. INFORMAÇÕES BÁSICAS PARA O PLAN. DO PROCESSO • Compreensão do Desenho da Peça • Processista  deve entender claramente tudo que estiver especificado no desenho da peça, inclusive todas as vistas da peça, cotas, tolerâncias, acabamentos e outras especificações técnicas. • Informações incompletas, incorretas ou indefinidas poderão resultar em decisões tecnologicamente ruins, e consequentemente em planos de processo ruins. • Próxima figura  a partir da rugosidade superficial pode-se selecionar um processo de fabricação para uma dada superfície. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  37. INFORMAÇÕES BÁSICAS PARA O PLAN. DO PROCESSO Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  38. INFORMAÇÕES BÁSICAS PARA O PLAN. DO PROCESSO • Análise Tecnológica das Peças • Análise da estrutura da peça: Peças usinadas possuem várias formas e tamanhos  entretanto, todas estas peças são compostas de superfícies com formas básicas e perfis especiais. • Superfícies com formas básicas: planos, cilindros externos e internos, e cones. • Superfícies com perfis especiais: hélices (p.ex. roscas), envolventes (p.ex. engrenagens) e perfis complicados (p.ex. cames e pás de turbinas). • Superfície  Processos de Usinagem: • Superfícies cilíndricas externas  usinadas normalmente através de torneamento e/ou retificação. • Furos  normalmente usinados com brocas, e posteriormente alargados, mandrilados e retificados até a precisão exigida. • Tamanho  Processos de Usinagem: • Furo profundo  broca canhão. • features peça rotacional pode ser do tipo eixo, disco, anel, tubo, etc. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  39. INFORMAÇÕES BÁSICAS PARA O PLAN. DO PROCESSO • Superfícies Críticas e Menos Críticas: • Superfície crítica  permanece em contato com superfícies de outras peças no produto montado (p.ex. superfícies de engate entre uma engrenagem e a hélice), ou engatam com outras superfícies em operação (p.ex. o perfil do dente de engrenagem). • Outras superfícies são chamadas de “menos críticas”. • Geralmente uma elevada precisão é especificada para a superfície crítica  maior prioridade no PP. • Estudo do Material e dos Métodos de Tratamento Térmico: • Processista deve entender o material da peça; dureza, resistência e outras propriedades mecânicas, e portanto o tratamento térmico necessário. • Propriedades mecânicas do material da peça influenciam a seleção do processo de usinagem, e também a seleção dos parâmetros de corte. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  40. INFORMAÇÕES BÁSICAS PARA O PLAN. DO PROCESSO • Estudo do Dimensionamento da Peça: • Posições relativas entre superfícies podem ser dimensionadas de 3 maneiras diferentes (ver figura) Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  41. Três meios diferentes de dimensionamento: (a) em relação a uma superfície; (b) seqüencial; (c) combinado INFORMAÇÕES BÁSICAS PARA O PLAN. DO PROCESSO • Estudo do Dimensionamento da Peça: • Posições relativas entre superfícies podem ser dimensionadas de 3 maneiras diferentes: Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  42. INFORMAÇÕES BÁSICAS PARA O PLAN. DO PROCESSO • Próxima figura  desenho de uma peça com cotas entre superfícies na extremidade. • Figuras b e c duas seqüências diferentes de operações de acabamento da peça. • Seqüência b cotas de fabricação B e C na OP 30 são iguais a 2800,2 e 125-0,2, respectivamente  a referência de fabricação da superfície usinada coincide com a referência de projeto. • Seqüência c usinagem da superfície 1 na OP 30 deve satisfazer simultaneamente duas cotas de projeto: 2800,2 e 125-0,2 redução de tolerâncias seqüência considerada inadequada. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  43. INFORMAÇÕES BÁSICAS PARA O PLAN. DO PROCESSO Duas alternativas de seqüência de usinagem: (a) desenho de projeto da peça; (b) seqüência correta; (c) seqüência incorreta Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  44. INFORMAÇÕES BÁSICAS PARA O PLAN. DO PROCESSO • Desenho da Matéria-Prima • Matéria-prima selecionada de acordo com o desenho da peça, levando em consideração as exigências de propriedades mecânicas e o custo da peça  determina os sobre-materiais de todas as superfícies da peça que devem ser removidos, e os métodos de fixação da peça nos estágios iniciais do processo de usinagem. • Tipos de matérias-prima: fundidos, forjados, peças soldadas, laminados, etc. (ver figura). • Tem-se procurado aproximar a forma e o tamanho da matéria-prima o mais possível da peça  quantidade de usinagem . Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  45. INFORMAÇÕES BÁSICAS PARA O PLAN. DO PROCESSO Exemplos de matérias-prima, e a sua fabricação e inspeção Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  46. INFORMAÇÕES BÁSICAS PARA O PLAN. DO PROCESSO • Volume de Produção • Volume de produção  determina o tipo de produção  o seu plano de processo. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  47. INFORMAÇÕES BÁSICAS PARA O PLAN. DO PROCESSO • Equipamento de Produção • PP pode ser efetuado: • para uma nova fábrica; • para uma fábrica já existente. • Nova fábrica deve-se selecionar somente as máquinas mais razoáveis, de acordo com as necessidades de manufatura. • Fábrica já existente máquinas devem ser selecionadas do equipamento existente disponível na fábrica, a menos que se planeje a compra de algum novo equipamento. • Em qualquer destes casos  processista deve possuir o conhecimento necessário sobre o equipamento disponível ao planejar o processo. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  48. INFORMAÇÕES BÁSICAS PARA O PLAN. DO PROCESSO • Outras Informações sobre a Manufatura • Processista deve possuir dados sobre o ferramental (p.ex. ferramentas e dispositivos de fixação) disponível para a produção catálogos de fabricantes nos quais encontra-se dispositivos e ferramentas padronizadas. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  49. SELEÇÃO DE PROCESSOS DE USINAGEM • Relaciona-se diretamente à qualidade de peças fabricadas, à eficiência da produção e ao custo. • Processista  deve compreender os vários processos de usinagem disponíveis  somente assim os processos de usinagem podem ser selecionados adequadamente. • Cada processo de usinagem pode atingir uma certa precisão de usinagem e acabamento superficial sob certas condições. • Condições de usinagem incluem: • máquina-ferramenta, • ferramentas, • dispositivos de fixação da peça, • operador. Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

  50. SELEÇÃO DE PROCESSOS DE USINAGEM • Processos de usinagem diferentes podem ser usados na usinagem de uma mesma superfície. • Fatores principais a serem considerados na seleção de um processo de usinagem: • a forma, • o tamanho, • a precisão e o acabamento superficial da superfície, • o peso e material, • volume de produção, • condições do chão de fábrica, Planejamento do Processo – Prof. João Carlos Espíndola Ferreira

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