PLANEJAMENTO DO PROCESSO ASSISTIDO POR COMPUTADOR …grima.ufsc.br/capp/transparencias/TransparenciasCAPP_Cap1.pdf · Componentes como CAD, CAM, FMS, CAPP, Computer-Aided Assembly

João Carlos E. Ferreira

GRIMA, Dep. Eng. Mecânica, UFSC

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Planejamento do Processo

Assistido por Computador - CAPP

PLANEJAMENTO DO PROCESSO

ASSISTIDO POR COMPUTADOR - CAPP

Prof. João Carlos Espíndola Ferreira, Ph.D.

www.grima.ufsc.br/jcarlos

[email protected]

Universidade Federal de Santa Catarina

Departamento de Engenharia Mecânica

GRIMA - Grupo de Integração de Manufatura

GRUCON

Caixa Postal 476, CEP 88040-900

Florianópolis, SC, Brasil

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“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.”



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CONCEITOS BÁSICOS SOBRE

PLAN. DO PROCESSO

COMO ?

Projeto de Produtos O QUÊ ?

QUANDO ?


Programação da Produção



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PLAN. DO PROCESSO Produção em pequenos lotes flexibilidade de sistemas de

manufatura

• Flexibilidade:

– equipamentos

– tomada de decisões de projeto

– planejamento do processo

– agendamento – programação da produção (“scheduling”)

– manuseio

– gerenciamento



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PLAN. DO PROCESSO

Volume de produção em países industrializados



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PLAN. DO PROCESSO

Taxa de Produção

X

Variedade



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PLAN. DO PROCESSO Produção em massa não é mais efetiva como costumava ser.

Como a manufatura tinha se tornado tão lucrativa, mais e mais

fabricantes entraram neste mercado.

No de fabricantes competição

No opções para os consumidores mais fácil encontrar um produto

num preço razoável

O mercado passou a ser voltado para o consumidor, em vez de ser

voltado para o fabricante.

Quanto mais o consumidor encontra maiores opções de produtos, o

desejo de ter mais opções torna-se mais forte.

Variedade de produtos ; Ciclo-de-vida do produto



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PLAN. DO PROCESSO Os fabricantes não perceberam esta situação até a metade dos anos 70.

Eles se depararam com uma situação em que a ferramenta efetiva (i.e.

produção em massa) tornou-se ineficiente.

Eles tiveram que procurar uma solução para o seguinte problema:

produção de quantidade

variedade de produtos

alteração no projeto das peças

estoque-em-processo

volume de produção para cada produto



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PLAN. DO PROCESSO CIM integração de todos os aspectos da manufatura

Automação flexível de todas as atividades de manufatura

Coodenação e otimização de todo o sistema de manufatura.

• Palavra chave do CIM "integração"

Componentes como CAD, CAM, FMS, CAPP, Computer-Aided

Assembly (CAA), Computer-Aided Testing (CAT), Computer-Aided

Inspection (CAI), MRP, Management Information Systems (MIS), etc.,

devem ser integrados.

CAPP desempenha um papel extremamente importante.



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PLAN. DO PROCESSO Comunicação entre o CAD e o CAM é fundamental no CIM, o que

pode até certo ponto determinar o sucesso do CIM

CAPP pode ser considerado a ponte entre o CAD e o CAM.

O CAPP determina como o projeto será feito num sistema de

manufatura.

Sem um bom CAPP, torna-se impossível transformar a informação de

projeto em manufatura.



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PLAN. DO PROCESSO CAD (computação gráfica); CAM (programação de máquinas de

comando numérico) sucesso!

A importância do CAPP não havia sido percebida pela indústria de

manufatura em geral até a década passada.

POR QUÊ ?

tomada de muitas decisões tecnológicas

muitos problemas técnicos e organizacionais não são determinísticos

algumas decisões podem ser tomadas apenas através de métodos

experimentais.

No de sistemas CAPP desenvolvidos ; poucos industriais

"Sistemas comerciais CAD/CAM integrados" sistemas CAD/NC ou

CAD/APT



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PLAN. DO PROCESSO



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PLAN. DO PROCESSO



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Histórico de CAD, CAM, hardware e sistemas de manufatura



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PLAN. DO PROCESSO Novos trabalhos em CAPP O desenvolvimento do CAPP satisfará

as necessidades de implementações de CIM, e também os desafios

cada vez maiores da indústria de manufatura.

Desenvolvimento de um sistema CAPP:

compreensão completa dos princípios e metodologias de planejamento do

processo.

Alguns pesquisadores importância do código de computador; não

prestam atenção aos princípios e metodologias o sucesso impossível

A discussão nesse curso focaliza-se nas teorias, princípios e

métodos de planejamento do processo, para proporcionar a importante

base tecnológica para o CAPP.



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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO

E PLAN. DO PROCESSO Os processos: alteram a forma, dimensões e propriedades das matérias-

primas ou produtos semi-acabados, ou então efetuam a montagem das

peças nos produtos finais.

– fundição, forjamento, soldagem, puncionamento, estampagem,

usinagem, tratamentos térmicos, tratamentos químicos etc.

• Usinagem: torneamento, fresamento, furação, retificação,

brochamento, geração de engrenagens, etc., dependendo da forma

desejada, dimensões, precisão e qualidade superficial da peça



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E PLAN. DO PROCESSO Projeto de um novo produto Planejamento dos processos para a

fabricação dos seus componentes (tarefa preparatória para a

manufatura)

• Documento resultante “plano de processo” serve de base para as

regras referentes às operações de produção.

• Qualidade dos planos de processo influencia:

grau de complexidade do trabalho preparatório para a manufatura;

duração do estágio preparatório;

qualidade das peças e produtos fabricados;

grau de complexidade do escalonamento da produção

seqüência de operações e nos custos de produção.



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DOCUMENTAÇÃO GENERAL No. do

ProdutoPágina ____

ELECTRIC PLANO DEPROCESSOS

No. da Peça de _____

CORPORATION Nome daPeça

MaterialMatéria-Prima

Número dePeças porUnidade

Quantidade

No. daOperação

Nome daOperação

Equipamento Disp. deFixação

Ferramenta Instr. deMedição

TemposPadrões

Obs.

Processista Aprovação

Data Data

No. daAlteração

Aprovação Data No. da alteração Data daalteração

Exemplo de um

plano de processo



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DOCUMENTAÇÃO

Exemplo de um plano de

processo detalhando as

operações elementares

GENERAL No. doProduto

Página ____

ELECTRIC PLANO DEPROCESSOS

No. da Peça de _____

CORPORATION Noma daPeça

No. daOperação

Nome daOperação

Material Dureza Equipamento Disp. deFixação

Tempos Padrões

(DESENHO DE FABRICAÇÃO DA PEÇA)

No. daSequência

OperaçãoElementar

Ferramenta Instr. deMedição

Rotação N(rpm)

Avanço f(mm/rev)

Prof. ap

(mm)Obs.

Processista Aprovação

Data Data

No. daAlteração

Aprovação Data No. daalteração

Data daalteração



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E PLAN. DO PROCESSO 1 peça no de planos de processo > 1

Qualidade de um plano de processo avaliada sob os pontos de vista

tecnológico e econômico.

Plano de processo é bom quando:

proporciona a qualidade desejada das peças fabricadas;

reduz o custo de produção.

No planejamento do processo, deve-se efetuar:

uma análise pormenorizada da estrutura da peça, especificações do

material, volume de produção e condições de fabricação



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E PLAN. 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

padrões para cada operação



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Algumas das

atividades no

planejamento do

processo (no contexto

de usinagem)



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Um exemplo de plano (ou folha) de processo



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Uma peça exemplo, para a qual será mostrado um plano de processo para a

sua fabricação



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Plano de processo

para a fabricação da

peça na figura anterior



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Plano de processo

para a fabricação da

peça na figura anterior



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Boxy



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AP238

AP203e2

AP203

AP203

4-axis / 2 setups



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Diferentes estratégias de entrada da ferramenta no material



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Diferentes estratégias de aproximação da ferramenta em relação à peça



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Diferentes estratégias de fresamento (vistas superiores)



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3-Axis / 6 setups

Machining Setup 1 at Scania Machining Setup 1 at KTH



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4-Axis / 2 setups

Setup 1 Setup 2



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Exemplo de peça com superfície generalizada (“sculptured”)



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Exemplos de peças complexas



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Exemplo de trajetória da ferramenta para a usinagem de uma

peça com superfície generalizada



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COMPOSIÇÃO DOS

PROCESSOS DE USINAGEM Processo de usinagem no de operações através das quais as

matérias-prima são transformadas em peças acabadas.

Componentes básicos de processos de usinagem operações.

Uma operação = porção completa de um processo (p.ex. furação,

retificação) para usinar uma peça (ou várias peças simultaneamente)

numa única fixação.

Uma operação utilização do mesmo equipamento e mesma peça,

isto é, pela continuidade.

Exemplo: se um lote de peças é usinado primeiramente num torno

paralelo, e então numa fresadora, obviamente dois operadores estarão

envolvidos.



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COMPOSIÇÃO DOS

PROCESSOS DE USINAGEM A figura ilustra a usinagem do furo central e do rebaixo numa flange.

Conceitos de "operação" e "operação elementar"



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COMPOSIÇÃO DOS

PROCESSOS DE USINAGEM Se o lote de peças é usinado na seguinte seqüência: furação

mandrilamento do furo mandrilamento do rebaixo, com três

ferramentas diferentes na mesma máquina (p.ex. num torno), esta é

uma única operação.

Se estes furos são executados num torno e então mandrilados num

outro torno, a usinagem das peças consistirá de duas operações.

Operação todas as atividades diretamente relacionadas à usinagem,

bem como as ações auxiliares e de manuseio.



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COMPOSIÇÃO DOS

PROCESSOS DE USINAGEM Uma operação elementar é efetuada sem alterar a ferramenta (ou

grupo de ferramentas usadas simultaneamente), a superfície usinada da

peça, a velocidade e o avanço. Se um destes é alterado, tem-se uma

outra operação elementar.

Exemplo: a operação ilustrada na figura três operações elementares: 1-

fazer furo; 2-mandrilar furo; 3-mandrilar rebaixo.

Se o mandrilamento fosse subdividido em desbaste e acabamento

(diferentes velocidades e avanços), o mandrilamento fino quatro

operações elementares.



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COMPOSIÇÃO DOS

PROCESSOS DE USINAGEM Maior eficiência e produtividade combinação de operações

várias ferramentas para usinar diferentes superfícies da peça.

Camada profunda de material operação elementar pode ser

subdividida em vários passes.

Mandrilamento do rebaixo na figura anterior poderá ser feito em

vários passes. Porém, 1 só operação elementar (usinagem do rebaixo),

pois não há alteração na ferramenta, na superfície sendo usinada, na

velocidade ou no avanço.



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COMPOSIÇÃO DOS

PROCESSOS DE USINAGEM

Operações elementares complexas



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COMPOSIÇÃO DOS

PROCESSOS DE USINAGEM

Fresamento de duas superfícies planas (a) em duas fixações (b) numa única fixação



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EXIGÊNCIAS PARA O PLAN.

DO PROCESSO PP afeta diretamente: a qualidade do produto, a eficiência da produção

e os custos.

Um bom plano de processo deve satisfazer as seguintes exigências:

proporcionar que todas as exigências de qualidade da peça contidas no desenho sejam atingidas.

resultar numa elevada eficiência de produção para que os produtos sejam entregues no prazo estipulado.

resultar em baixos custos de produção.

proporcionar uma melhoria nas condições de trabalho, e promover o desenvolvimento da tecnologia de manufatura.



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DO PROCESSO Um dos maiores problemas no PP: como atingir a precisão especificada

no projeto?

Deve proporcionar que todas as exigências de qualidade sejam atingidas, sem depender da habilidade do operador.

Outros problemas tecnológicos e econômicos:

É apropriado adotar matérias-prima de precisão (fundidos ou forjados)?

Vale a pena utilizar novos métodos de usinagem, máquinas ou ferramentas?



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DO PROCESSO Várias alternativas de planos de processos, ou algumas de suas

operações, são avaliadas e comparadas para que o melhor plano seja

selecionado.

Melhor alternativa? Máquinas mais avançadas? Mais elevada

eficiência de fabricação?

Avaliação das alternativas pontos de vista tecnológico e econômico.

Na maioria dos casos, o custo total é a base da decisão. Mas é

importante que as alternativas satisfaçam as exigências de qualidade e

produção imediata.



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INFORMAÇÕES BÁSICAS

PARA O PLAN. DO PROCESSO Compreensão do Desenho e Especificações 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.



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A partir da tolerância

pode-se selecionar um

processo de

fabricação para uma

dada superfície.



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A partir da rugosidade

superficial pode-se

selecionar um processo

de fabricação para uma

dada superfície.



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A partir da rugosidade

superficial pode-se

selecionar um processo

de fabricação para uma

dada superfície.



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PARA O PLAN. DO PROCESSO

Três meios diferentes de

dimensionamento: (a) em

relação a uma superfície; (b) seqüencial; (c) combinado

– Compreensão do Dimensionamento da Peça:

• Posições relativas entre superfícies podem ser dimensionadas

de 3 maneiras diferentes:



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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 .



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Exemplos de

matérias-prima



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Exemplos de matérias-prima, e a sua fabricação e inspeção



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PARA O PLAN. DO PROCESSO Volume de Produção e Data de Entrega

Tipos de produção uma única peça, em lote e em massa.

N*

Custo

Cm

N

ponto de

equilíbrio

usinagem

fundição

+

usinagem



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Um centro de

torneamento CNC



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Layout Celular (TG)

X

Layout Funcional

(Departamental)

Tendência atual no layout da

fábrica incorporar

flexibilidade ao sistema de

manufatura, para atender a

variedade e mudanças freqüentes

nos produtos a serem fabricados

FMS (pequenos e médios

lotes)



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Um sistema

FMS na

Vought

Aircraft, EUA



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PARA O PLAN. DO PROCESSO Equipamento de Produção

– O PP pode ser efetuado sob duas condições diferentes:

1. para uma nova planta ou oficina

2. para uma planta já existente

– Caso 1 selecionar as máquinas mais razoáveis, de acordo com

as necessidades

– Caso 2 as máquinas devem ser selecionadas do equipamento

existente disponível na planta ou oficina, a menos que se planeje a

compra de algum novo equipamento. Algumas vezes a

modernização de algumas máquinas é necessária, visando melhorar

as suas funções e aumentar a sua produtividade.



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PARA O PLAN. DO PROCESSO Outras Informações sobre a Manufatura:

ferramentas

dispositivos de fixação

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