COTAÇÃO FUNCIONAL EM PROJETOS E PROCESSOS. Controle de Qualidade 3º TMN ETEFP Prof. David

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1 COTAÇÃO FUNCIONAL EM PROJETOS E PROCESSOS Controle de Qualidade 3º TMN ETEFP Prof. David 1

2 Nos dias atuais temos um grande número de ferramenta para eliminar os problemas na fonte ou corrigi-los quando detectamos um problema no chão da fabrica: - FEMEA, MASP, CCQ, MPT entre outros. Na revista Máquinas e Metais (MM) de junho de 1995 o consultor Maurício Wandeck escreveu sobre o sucesso da CHRYSLER (que estava indo à bancarrota), com o NEON, utilizando as ferramentas tecnológicas: GD&T(Geometric, dimension and Tolerancing), QFD (Quality Function Deployment), VSA( Variation Simulation Analysis) e FEMEA (Failure Mode and Effect Analysis). O avanço provocado por essas ferramentas é inegável, mas propomos uma análise funcional do PROJETO e PROCESSO, utilizado por muitas empresa de ponta, principalmente as automobilísticas, mas desconhecida da grande maioria das industria, seja grande, média ou pequena. Essa análise funcional chamamos de COTAÇÃO FUNCIONAL(utilizada pela Fiat na Itália desde 1964), e essa funcionabilidade vista no Projeto e no Processo, faz a interligação e sincronismo desses dois setores, minimizando os custos, principalmente os custos do projeto inicial de um produto (planejamento do produto/processo). Dimensionamento/cotação ideal no projeto/processos do Produto (planejamento ) Importância e qualidade de um bom dimensionamento/cotação: Quando se projeta um produto, temos que levar em conta, simultaneamente, as condições de uso e fabricação. Sendo assim, um estudo minucioso das características de forma e do material, devem conciliar as exigências da utilização com o processo de fabricação, tornando-o mais econômico possível. Temos que procurar adequar o produto em função dos meios disponíveis de produção: maquinas/ferramentas. O desenho deve ter todas as informações para que possa ser fabricado pela manufatura, que determina a sequência ótima de usinagem, baseando-se nas máquinas disponíveis. Então, a priori, as considerações de utilização e de fabricação importam ao produto, mas notamos que é também importante para a fabricação e controle, que as cotas dos desenhos definam a cada peça a ser fabricada, de uma maneira racional, completa e sem ambiguidades. No decorrer da análise do desenho, para se fazer o processo, é que aparecerão os problemas de uma má cotação. Assim sendo, vemos que as dimensões, definidas pela Engenharia de Produto, devem se cuidadosamente escolhidas, satisfazendo as seguintes condições: - dar definição completa e sem ambiguidade do produto a ser utilizado. - Dar as tolerâncias de fabricação mais largas possíveis e que sejam compatíveis com o funcionamento e a intercambiabilidade desejada. - Permitir ao fabricante a possibilidade de aproveitar a cotação da melhor maneira possível. Como efetuar uma boa cotação: Parece bastante simples, desde que não levemos em conta a função da peça num conjunto ao qual ele pertence. Mas em tudo que fazemos, temos que considerar forçosamente o critério de funcionamento ou utilização. Um estudo analítico da função de cada peça, permite com efeito, dar uma solução correta e prática aos problema de cotação. Partindo dessa premissa, veremos que as dimensões resultantes desse estudo satisfazem plenamente as condições desejadas. A cotação baseada no critério de utilização é chamada de cotação funcional, Que é o estudo analítico feito durante o dimensionamento da peça. Pelo exposto anteriormente, apresentamos uma idéia geral de como uma boa cotação é fundamental para se fazer o projeto/ processo de uma determinada peça. PROJETO DE UM PRODUTO: Tolerância dimensionais: são colocadas nos produtos para torná-los funcionais, pois o ideal seria tolerância zero, mas o gráfico de tolerância x custos abaixo mostra essa inviabilidade, sendo assim 2

3 temos que utilizar tabelas de acoplamento, levando em consideração a acuracidade do ajuste (grosseiro,normal, médio, preciso), o tipo de ajuste (deslizante, jogo, forçado, com interferência) e a aplicação (peças giratórias, pinhões em ponta de eixo, mancais nos suportes). Custos x tolerâncias Tolerâncias Geométricas: As tolerâncias dimensionais nem sempre garantem a funcionabilidade da peça. As peças são compostas de elementos geométricos e durante a fabricação podem haver desvios de forma ou posicionamento em relação ao ideal. Para tolerar esses desvios, que poderão prejudicar a funcionabilidade, temos as Tolerâncias Geométricas. Não substituem as tolerâncias dimensionais, e viceversa, os dois tipos se completam. Rugosidade superficial deve ser controlada. Em geral, qualquer valor abaixo de 1.6 u Ra indicará a necessidade de operação de retífica ou de lapidação (vide tabela 3). Talvez, entretanto, tenhamos que retificar uma ou outra superfície para obtermos a dimensão do desenho, evitando erros acumulativos imposto pelo processo. Atualmente temos ferramentas de corte que substituem a operação de retifica. 3

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5 Regra da Cotação Funcional: Para determinar uma cadeia mínima de cotas funcionais, deve-se partir de uma face (ou cota) qualquer e ir até a outra face, passando exclusivamente pelas superfícies ou faces de ligação, e retornar a face inicial. O caminho tem que ser o menor possível. Convenção superfície de ligação a b c superfícies terminais f1 resultante Para obtermos o valor máximo da folga/dimensão: atribuímos valores máximos para as cotas positivas (+) e mínimo para as cotas negativas(-). Para encontrarmos o valor mínimo da folga/dimensão opera-se da forma inversa, mínimo para Positivas e máximo para as cotas negativas. f1max=amax +bmax cmin f1min = amin+bmin cmax Importante: devemos sempre usar a tolerância bilateral igual (simétrica), que assim faremos nossos cálculos sem se preocupar com os valores máximos e mínimos das dimensões. 5

6 Para fazer a equação da cotação funcional temos que sair de um lado da cota terminal em questão (nossa cota é f1), usamos a convenção acima (para direita +, para esquerda - ), passamos pelas cotas de ligação e fechamos o caminho. Sendo assim: a- fazendo o circuito saindo pelo lado direito da f1 : -b-a+c+f1=0 b- pelo lado esquerdo da f1 : -c+a+b-f1=0 portanto: f1=a+b-c No exemplo acima: a = 20 b =50 f1= 8,2 ±0,2 teremos o valor de c. Observe que quem determina as tolerâncias das dimensões a,b,c é a folga f1, isto porque a somatória das tolerâncias de a,b,c tem que ser =± 0,2, portanto ± 0,2 resulta das demais cotas. Distribuímos as tolerâncias para as cotas componentes, levando em consideração a dificuldade de usinagem/fabricação cota Valor nominal tolerância a 20 ±0,05 b 50 ±0,10 c??? ±0,05 F 8,2 ±0,02 f1 = a + b - c 8,2 = c c = ,2 c = 61,2 ± 0,05 Exemplo de um conjunto montado: 6

7 folga: f ponto de saida -f = =f ±0,4 ±0,2 ±0,1 ±0,1 ±0,1 ±0,2 ±0,2 ±0,1 f= ±1,4 f= 5 somam-se as tolerâncias PROCESSO DE UM PRODUTO: Dimensionamento ideal da fabricação: Processo ideal, nada mais é que o calculo matemático de um produto, partindo de uma peça bruta e chegando a uma peça acabada, conhecendo os pontos de encosto fixação, que são oriundo de um bom conhecimento das máquinas que fabricarão esta peça. 7

8 Análise do desenho do produto: O plano é iniciado quando o processista tem em mãos o desenho detalhado da peça (desenho do produto), com todas as dimensões, tolerâncias e especificações de tolerâncias de forma e posição, especificações de rugosidade e especificações de material ( e opcionais), tratamentos térmicos e tratamento superficial devidamente explicitados. Deverá examinar minuciosamente o desenho, até atingir total compreensão e domínio das exigências do produto, para planejar o processo de usinagem. Especificação do Material e tratamentos: O processista deve verificar tais especificações e avaliar as dificuldades referentes ao material e sua condição de uso(barra, blanque, fundido, forjado, etc). O tipo de material, estrutura e especificação de resistência mecânica, influem decisivamente no processo. No caso do aço, verificar a conveniência de uma normalização prévia, visando melhorar as condições de usinagem, deformação e no produto acabado, se houver necessidade de cementação, tempera por indução ou nitretação, qual a profundidade da camada, dureza na superfície e no núcleo (normalmente os desenhos especificam apenas a dureza superficial). Outro fator relevante é a deformação decorrente do tratamento térmico. O tratamento superficial de revestimento protetivo ou decorativo (fosfatização, oxidação, abrilhantamento) em geral são operações finais de acabamento. Entretanto, em alguns casos a peça sofre tratamentos de limpeza (decapagem) antes de determinadas operações. Tolerâncias estreitas: Um outro passo mujto importante a analisar, refere-se a dimensão com tolerância muito apertada (dimensional ou geométrica). Essas dimensões requerem, durante o processamento, uma especial atenção, de modo que ao final atenda a especificação do desenho. Esses fatores que permitirão determinar em quais superfícies da peça serão usados como referência de usinagem. Trocar a superfície de referência durante o processo de usinagem significa somar as tolerâncias sobre as dimensões. Esta é uma particularidade significativa se a peça for complicada ou tiver muitas operações. Por isso a superfície de referência deverá ser escolhida com critério, de modo a evitar uma possível troca durante a usinagem. Tendo a superfície como referência, podemos fixar a peça em qualquer lugar, desde que não afete a usinagem da superfície em questão. 8

9 Ciclo de trabalho(=processo ou ciclo de usinagem): Conhecendo essas particularidades mais importantes do desenho da peça, o processista/planejador está pronto para o próximo passo, que consiste em traçar a sequência de fabricação da peça. Nela vem colocada, conforme o princípio econômico: a limitação e capacidade da mão de obra disponível, das maquinas e ferramentas que serão usadas. As operações serão escritas numa ordem sequêncial e numeradas de 10 em 10. 9

10 Extensão do Processo: A representação mais útil do processo é sem dúvida com figuras. É composto de croquis, realçando as superfícies a serem usinadas, os pontos de referência e uma breve descrição da Máquina. O ciclo figurado será muito útil para compilar e desenvolver o gráfico das tolerâncias, com certeza que o gráfico corresponderá ao método escolhido para a fabricação. Por outro lado, servirá também para estabelecer a quantia de sobremetal mais adequado para a usinagem. O próximo passo é o mais importante na usinagem da peça, é a cotação de todas as operações. 10

11 Gráfico das tolerâncias: é a base fundamental do método de usinagem na fabricação. Ele representa graficamente as dimensões do ponto de referência (locação/encosto/stop) da peça, respeita cada fase de usinagem, mostra a máquina usada em cada operação e o material removido por passe, com isso previne grandes remoções e elimina a possibilidade de falhas de remoção de material. Elimina erro de cálculo e fornece dimensões para determinar as tolerâncias geométricas. No exemplo abaixo não consideramos os diâmetros que normalmente é facilitado o estudo do gráfico das tolerâncias devido referencial ser normalmente a linha de centro, mas temos que Calcular a variação dos planos inclinados (cone,chanfros,etc) com o mesmo cuidado abaixo. u s i n a g e m op. máq. dimens. toler torno torno sobremetal base toler. dim. acabada dim. acabada 10 torno 10 torno b 50 c -sm-a+b-c=0 retif. dimensão resultante Equação da cotação funcional: sm=b-a-c => sm= ,8 => sm=0,2±0,15(somam-se as tolerâncias) a Bibliografia: - R. Ropion, Cotação Funcional dos Desenhos Técnicos. Ed. Mc Graw -Hill do Brasil Ltda - Rosalvo Tiago Ruffino, Tolerâncias, ajustes, desvios e análise de dimensões. Ed. Blucher - Osvaldo Lopes - Tenologia Mecânica: Elementos para Fabricação Mecânica em Série Ed. Blucher - Sevizio Metodi - Studi Lavoratone Fiat - Torino: 04/ Processos de Fabricação: Vol. I e II - Agostinho, Lirani e Rodrigues U S P - São Carlos - SP - Usando QFD, GD&T, VSA para reduzir prazos e custos de desenvolvimento de produtos Maurício Wandeck - Revista Máquinas e Metais, junho/ Prof. David Pereira dos Santos Maio/