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MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA
MECÂNICA
Especialização em Tecnologias de Manufatura
PROJETO DE DISPOSITIVOS DE PRODUÇÃO E MONTAGEM
PARA A INDÚSTRIA AUTOMÓVEL E DOS PLÁSTICOS
Dissertação de Mestrado2012/2013
Aluno:Rui Daniel Vieira da Costa , A53995, MIEMec
Tutor:Prof. Doutor José Machado – DEM, UMinho
Orientador (externo) :Eng.° Paulo Compadrinho – Iberiana Technical
Guimarães, 5 de Dezembro de 2012
2
Resumo
1. Introdução
Parte I – Estado da arte: O Projeto
2. Conceito de Projeto
3. Definição das Especificação de Projeto
4. Projeto para a Manufatura e Montagem
5. Segurança em Máquinas Industriais
Parte II – Aplicação de um caso prático
6. Implementação do Projeto Mecânico
7. Apresentação do problema
8. Projeto mecânico do equipamento
9. Reflexão Critica - Conclusão
3
ITEC – Iberiana Technical (www.itec.pt)
• Criada em Março de 2006
• Comércio de equipamentos, consumíveis e serviços para a indústria eletrónica e automóvel
• Desenvolvimento de máquinas a “feitio”
• Carteira de clientes:
BOSCH Car Multimedia, Delphi-Grundig, PREH Portugal, BOSCH Security Systems, Plasfil,
Visteon, Key Plastics Portugal, BOSCH Travões, GE POWER ELECTRIC, VanPro, Faurecia.
• Certificada pela norma ISO 9001
• PME líder em 2011
1. Introdução - ITEC
4
Parte I - Estado da Arte: O Projeto
2. Conceito de Projeto3. Definição das Especificação de Projeto
4. Projeto para a Manufatura e Montagem
5. Segurança em Máquinas Industriais
5
Parte I - 2. Conceito de Projeto
Definição de Projeto:
Um projeto é uma ação temporária executada com o intuito de se obter um produto ou
serviço. É uma ação temporária porque tem um início e um fim definidos. É um
processo planeado que envolve o desenrolar de várias fases ou etapas que se
desenvolvem progressivamente e realizadas em equipa.
• O que fazer?
• Para quem?
• Como?
• E quando e em que tempo? ?!
6
Parte I - 2. Conceito de Projeto
Tipo Particular de Projeto – Projeto de Engenharia:
É o uso de princípios científicos, informações técnicas e imaginação na definição de
estruturas, máquinas ou sistemas para desempenhar funções pré-especificadas com a
máxima economia e eficiência.
Abordagem ao projeto de Engenharia
• Metodologia de Asimov
• Engenharia simultânea
• Métodos de Gestão e
Registo da Informação
7
Parte I - Estado da Arte: O Projeto
2. Conceito de Projeto
3. Definição das Especificação de
Projeto4. Projeto para a Manufatura e Montagem
5. Segurança em Máquinas Industriais
8
Parte I - 3. Definição das especificações de Projeto
A análise da informação respeitante ao produto a desenvolver está na base das
especificações do projeto.
9
Parte I - Estado da Arte: O Projeto
2. Conceito de Projeto
3. Definição das Especificação de Projeto
4. Projeto para a Manufatura e
Montagem5. Segurança em Máquinas Industriais
10
Parte I - 4. Projeto para a Manufatura e Montagem
Projeto para a Manufatura: Projeto para a Montagem:
Estandardização, Padronizar ou Normalizar
POKA- YOKE
Estandardizar
Qua
lidad
e
Cust
os
11
Parte I - Estado da Arte: O Projeto
2. Conceito de Projeto
3. Definição das Especificação de Projeto
4. Projeto para a Manufatura e Montagem
5. Segurança em Máquinas
Industriais
12
Parte I - 5. Segurança em Máquinas Industriais
Regulamentação Europeia:• Diretiva Máquinas 2006/42/CE: dirigida aos
fabricantes e comerciantes de máquinas e
componentes de segurança novos e também a
máquinas usadas e equipamentos provenientes de
países externos.
• Diretiva para a Utilização de Equipamentos
de trabalho: dirigida aos operadores de
máquinas.
Regulamentação Nacional:• Decreto de Lei n.º 103/208 de 24 de
Junho: regulamenta a colocação no
mercado e a entrada em serviço de
máquinas (remete para a Diretiva
Máquinas).
Cada estado membro da UE aplica a Diretiva de forma semelhante, assentando em princípios básicos comuns
13
Parte I - 5. Segurança em Máquinas Industriais
Métodos de Avaliação e Redução de Risco
Duas fases:
1. Avaliação dos Riscos
2. Redução dos Riscos
• Há riscos que podem ser eliminados pela alteração do design da máquina (aplicável nas fases
iniciais do projeto);
• Há riscos que são inerentes ao funcionamento da máquina:
• Esses riscos devem ser reduzidos (adoção de medidas de proteção técnicas)
• Alguns riscos não podem ser evitados pelo que devem ser assinalados
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Parte I - 5. Segurança em Máquinas Industriais
Dispositivos de Proteção – Dispositivos Optoelectrónicos e Físicos
15
Parte I - 5. Segurança em Máquinas Industriais
Paragem de Emergência
Esta função deve existir e estar operacional em todas as circunstancias,
impendentemente do modo de funcionamento.
A Paragem de Emergência é uma medida de segurança complementar que se traduz pela
interrupção do trabalho da máquina, para uma posição de segurança, pela ativação do botão de
emergência ou pela ativação de sensores de segurança.
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Cores das luzes
Cores dos comandos
Parte I - 5. Segurança em Máquinas Industriais
Significado das Cores:
17
Parte II – Aplicação de um caso prático
6. Implementação do Projeto
Mecânico 7. Apresentação do Problema
8. Projeto Mecânico do Equipamento
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Parte II - 6. Implementação do Projeto Mecânico
Enquadramento do Proj. Mecânico:
1. Comercial solicita a intervenção do Departamento de
Mecânica;
2. O problema é apresentado;
3. Faz-se um esboço 2D ou 3D da solução;
4. Após a adjudicação do projeto:
a) Apresentação do projeto à equipa de trabalho;
b) Estudo do caderno de encargos ou levantamentos de
informações junto do cliente;
c) Definição de prazos;
d) Determinação do responsável do projeto;
e) Adjudicação e calendarização de tarefas.
5. Definição das especificações do projeto;
6. Elaboração do desenho 3D em Autodesk Inventor.
???
!!
????
19
Parte II - 6. Implementação do Projeto Mecânico
Nova documentação:
Toda a documentação é armazenada num servidor, segundo o modelo:
• 2D Drw: desenhos técnicos• Peças , desenhos de conjunto, desenhos de conjunto explodidos
• 3D Drw: desenhos tridimensionais• Peças, conjuntos
• Mnf Drw: ficheiros que seguem para o fabrico• pdf dos ficheiros da pasta 2D Drw (acessível a todos/ histórico de
alterações)
• Cli Drw: ficheiros enviados ao cliente• Desenhos em STEP, imagens, desenhos técnicos
• OLD Drw: armazenamento de trabalho antigo (back up)
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Parte II - 6. Implementação do Projeto Mecânico
Nomenclatura de ficheiros:
• Desenhos técnicos:
BR000xxx.aaa.bb
BR000xxx: numero adjudicado ao projeto
aaa: número do desenho
bb: sub-número do desenho (aplica-se a desenhos de conjunto)
Aplicável a desenhos técnicos e desenhos para fabrico.
• Desenhos para fabrico:
BR000xxx.aaa.bb.Vc
BR000xxx: numero adjudicado ao projeto
aaa: número do desenho
bb: sub-número do desenho (aplica-se a desenhos de conjunto)
Vc: versão do desenho
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Parte II - 6. Implementação do Projeto Mecânico
Modelo de Legenda dos desenhos técnicos:
22
Parte II - 6. Implementação do Projeto Mecânico
Modelo de Legenda dos desenhos técnicos:
23
Parte II – Aplicação de um caso prático
6. Implementação do Projeto Mecânico
7. Apresentação do Problema8. Projeto Mecânico do Equipamento
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Parte II - 7. Apresentação do Problema
Apresentação do Problema de Projeto
Colocação de 4 conjuntos de 4 parafusos em orifícios da parte fixa de um molde de uma máquina de injeção de plásticos
100 x 100 [mm]
Produto final: componente destinado à industria automóvel
x 16
Tempo de ciclo: 30 segundos
Automatizado Manual
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Parte II - 7. Apresentação do Problema
Proposta Adjudicada
O projeto não tinha caderno de encargos
Nome do Projeto: Célula de Inserção Automática de ParafusosNúmero de Projeto: BR000199
Especificações:• Estrutura mecânica, tipo cabine, em perfil de
alumínio 45x45;
• Cobertura em Policarbonato ESD;
• Robô cartesiano IAI tipo IK (oX;oY) + Cilindro SMC
tipo MXS (oZ) para posicionamento dos parafusos:
Área de trabalho 400 x 300
• Eixo elétrico IAI do tipo Slider para movimentação da
base: Curso de 600 mm
• Alimentador vibratório Böllhof para parafusos;
• Cabeça de orientação de parafusos do tipo pinça;
26
Parte II - 7. Apresentação do Problema
Proposta Adjudicada
• Luz verde: máquina operacional
• Inicio de ciclo: botão Start
• Deteção da base na área de trabalho: inicio da
inserção dos parafusos
• Deteção de todos os parafusos na base: base avança
• Remoção dos parafusos: base regressa
• Botão de emergência: Luz vermelha, pára a máquina
• Retomar ciclo: botão Rearme
• Máquina faz purga de parafusos
• Para fusos que já estão na base são retirados
manualmente
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Parte II – Aplicação de um caso prático
6. Implementação do Projeto Mecânico
7. Apresentação do Problema
8. Projeto Mecânico do
Equipamento
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Parte II - 8. Projeto Mecânico do Equipamento
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Parte II - 8. Projeto Mecânico do Equipamento
1. Estrutura tipo cabine em perfil de alumínio
2. Robô cartesiano3. Sistema de
posicionamento dos parafusos
4. Base de receção dos parafusos
5. Eixo de transporte da base
6. Alimentador de
Parafusos7. Placa de botoneiras e
luzes8. Quadro elétrico9. Placa para acessórios
pneumáticos10. Portas de acesso11. Placas de proteção
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Parte II - 8. Projeto Mecânico do Equipamento
Estrutura Tipo Cabine
• Perfil de Alumínio Bosch Rexroth 45x45L• Material: AlMgSi0,5F25• Ref: 3 842 511 702
Acessórios de montagem
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Parte II - 8. Projeto Mecânico do Equipamento
Robô Cartesiano
Coloca os parafusos em posição
Eixo XY da IAI tipo IK
• ΔL oX: 400 mm
• V oX: 250 mm/s
• ΔL oY: 300 mm
• V oY: 450 mm/s
• Capacidade de carga oy: 6 kg
Tempo de posicionamento total = 26,12 s + 1,4 = 27,52s
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Parte II - 8. Projeto Mecânico do Equipamento
Sistema de Posicionamento dos Parafusos
Dispositivo que recebe o parafuso proveniente do alimentador vibratório e o coloca na posição predefinida.
Sistemas Convencionais:
Parafuso é empurrado e força a abertura das pinças
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Parte II - 8. Projeto Mecânico do Equipamento
Sistema de Posicionamento dos Parafusos – Sistema Projetado
1. Nozzle
2. Cilindro para movimento vertical : SMC MXS2-12L
3. Cilindros para acionamento das pinças
4. Pinças
5. Bucim
Material:
• Noozle: Aço com tratamento de
Tempera
• Pinças: Aço com tratamento de Tempera
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Parte II - 8. Projeto Mecânico do Equipamento
Base de Receção dos Parafusos
A base recebe os parafuso provenientes do noozle. Quando todos os parafusos estão colocados, a base avança para a área de trabalho do robô da máquina de injeção.
1. Base em liga de alumínio anodizado
2. Casquilhos em liga de aço temperado
3. Sensor Schneider Electric
XS7J1A1PAL01M8
4. Veio de guiamaneto normalizado (encargo
do cliente)
5. Conjunto Guia + Patim Hiwin MGN15H
6. Calha articulada IGUS E08-30-028
7. Eixo IAI RCP3 SA6C-I-42P-12
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Parte II - 8. Projeto Mecânico do Equipamento
Alimentador de ParafusosAlinha os parafusos e sopra-os para o noozle.
Böllhoff Uniquick Feeder 340 1. Pote de triagem
2. Placa Defletora
3. Unidade de separação e alinhamento
4. Unidade de isolamento e alimentação
Sensor de controlo da passagem do parafuso para o noozle
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Parte II - 8. Projeto Mecânico do Equipamento
Interface Homem-máquinaBetoneiras de comando e luzes indicadoras de estado.
• Comutador com Chave: liga o tanque de aumento de capacidade do alimentador de
parafusos;
• Botão de Emergência do tipo “cogumelo”;
• Botão preto – Rearme: dá início ao funcionamento da máquina, após paragem por bloqueio
de emergência ou abertura da porta;
• Luz vermelha – Emergência: indica que existe uma situação de emergência ou
funcionamento incorreto;
• Botão verde – Start: inicia o ciclo e indica que a máquina está ligada
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Parte II - 8. Projeto Mecânico do Equipamento
Dispositivos de Proteção e Segurança
• Tapamento superior: Policarbonato ESD
• Tapamento inferior: Dibond ESD
• Sensor de porta
• Identificação de riscos residuais
• Botoneira de Emergência
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Parte II - 8. Projeto Mecânico do Equipamento
Resultado Final e Observações
Célula de Inserção Automática de Parafusos
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Parte II - 8. Projeto Mecânico do Equipamento
Resultado Final e Observações
• Maquinação do Noozle um pouco difícil;
• Abrir furos vazados nas cavidades dos casquilhos da base;
• Retrabalho do casquilho;
• Proteção dos sensores da base;
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Parte II - 8. Projeto Mecânico do Equipamento
Reflexão crítica
• Cada projeto deve-se adequar à organização em que se insere;
• Cada processo do projeto deve estar bem definido para que não existam ambiguidades na sua
interpretação;
• Influencia do projeto preliminar na variação dos custos e gestão de recursos;
• Importância da recolha de informação e da qualidade do seu tratamento;
• Importância do projeto para a Manufatura e Montagem;
• Importância da Diretiva Máquina;
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Parte II - 8. Projeto Mecânico do Equipamento
Reflexão crítica
Na ITEC:
• Implementação de modelos para o processo de projeto mecânico;
• A diversidade de clientes não permite definir um processo de projeto mecânico que seja de
aplicação geral:
• Existem sempre procedimentos que não são aplicáveis ou que não se justificam;
• A ITEC não fabrica em série;
• Cada projeto é um novo desafio;
• O equipamento foi projetado com sucesso.
Resumo