1 Documentação na Engenharia

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1 1 Documentação na Engenharia Uma boa parte de documentação de engenharia, ainda, é feito através da geração de folhas de engenharia, ou simplesmente desenhos de engenharia para produção. Os desenhos de engenharia são usados para a documentação de projeto de peças e modelos de montagens, fazendo parte da fase de projeto detalhado de produtos, na metodologia de projeto trabalhada até aqui. Estes documentos são feitos através das chamadas folhas de engenharia. Elas configuram, ainda, um recurso bastante usado para comunicação entre engenheiros e tecnologistas no processo produtivo e durante todo o ciclo de vida do produto. As folhas são chamadas de desenhos de trabalho ou desenhos para a produção A documentação é o processo de comunicar e arquivar informação de projetos e manufatura do produto. Os documentos nesta fase são compostos de desenhos, modelos, ordens de mudanças, memorandos e relatórios. O processo de documentação inclue aramzenar, recuperar copiar desenhos de engenharia, cujo processo é chamado de repografia. Os sistemas CAE/CAD/CAM tem trazido mudanças significantes neste proceso, dado que a visualização 3D facilita melhor a compreensão de projeto, mas muito da atividade produtiva ainda está fortemente dependente de informações armazenadas nas folhas de engenharia. A tendência é que este tipo de documentação seja armazenadas eletrônicamente e comunicada através de redes computacionais. Sistemas modernos tem usado visualizadores da web para mostrar informaçâo de projeto codificadas no formato de folhas de engenharia. Os desenhos ou simplesmente folhas de engenharia são compostas de imagens de vistas das peças e montagens. No entanto, a composição destas imagens sâo feitas usando uma linguagem gráfica específica criada ao longos dos tempos para comunicar a informação de projeto. Esta linguagem serve para comunicar dados e informações pelas quais se efetua a seleção de processos produtivos, planejamento da fabricação, procedimentos de montagens e as máquinas que podem ser usadas fabricar cada componente do produto. As imagens em si, são portadoras de informações codificadas numa linguagem própria da prática de engenharia de engenheiros e tecnologistas, que seguem um padrão de comunicação estabelecido por normas nacionais e internacionais. Estas informações são, tipicamente, dadas através de: representação em vistas 2D, dimensões do modelo, anotações e 1

2 listas pec as e materiais. Todos estas informac o es sa o extraı das do modelos gra ficos 3D que compo em o produto modelado. A Figura 1 exibe um exemplo de documentac a o de pec a com va rios tipos de anotac o es, necessa rias para que ela seja fabricada fielmente [1]. Figura 1: Exemplo de desenho de engenharia para documentar uma pec a. As folhas de engenharias devem se um conjunto de desenhos padronizados especificando os detalhes suficientes para produzir as pec as e montagens no sistema produtivo. A complexidade do projeto vai determinar o nu mero e o tipo de desenhos que deve ser trabalhado pela equipe de projeto. O conjunto de desenhos deve conter: a descric a o completa da pec a, tanto visualmente como dimensionalmente; que consiste na: exibic a o de pec as na montagem; identificac a o de todas as pec as; especific a o de pec as padro es. Geralmente um conjunto de documentos para trabalhar uma montagem do produto deve incluir: Os desenhos detalhados de cada pec as na o padra o; 2

3 a montagem e sub-montagens exibindo todas as pec as padronizadas e na o padronizadas num u nico desenho; um desenho com a lista de pec as e materiais; Todas as folhas de engenharia sa o construidas dentro de formato padra o obedecendo a norma de engenharia praticada no paı s ou seguindo uma norma internacional adotada pelo conjunto de empresas que estejam incluidas no projeto do produto. Figura 2: Exemplo de desenho mais detalhado de uma biela. O exemplo de Figura 2 exibe uma folha de engenharia mais detalhada de uma biela, a qual inclui, ale m dos dados dimensionais, informac o es textuais necessa rias a manipulac a o no objeto no setor produtivo [1]. De uma maneira geral, os sistemas CAE/CAD/CAM fornecem ferramentas gra ficas para a gerac a o de folhas de engenharia. As folhas de engenharia produzida nestes sistemas tem seu dados associados ao modelo 3D (propriedade associativa - referida pelos sistemas CAE/CAD/CAM), de forma que qualquer alterac a o num dos modelos se propaga para as features mostradas nos desenhos, vistas e dimenso es e vice-versa. Assim, para explorar as ferramentas de criac a o de folha de engenharia presente num sistema CAE/CAD/CAM vai ser usado ao longo do texto, alguns conceitos, tais como: como criar desenhos 2D (vistas, corte) a partir dos modelos 3D; como detalhar uma vista ou as vistas no ambiente de criac a o de folha d engenharia; 3

4 como a relação pai/filho na estrutura de dados no modelo 3D, afeta os desenhos e detalhes 2D gerados. A discussão sobre folhas de engenharia e desenhos para a linha de produção é amplamente discutida na literatura que forma a base para a aprendizagem de desenho e informações correlatas, na formação de engenharia. Mesmo assim, alguns conceitos vão ser relembrados ao longo do texto. Assim, existem várias formas de apresentar ou comunicar informações de engenharia, através de imagens. Dentre estas formas, podem ser citado o uso de: projeções ortonormais; vistas isométricas; vistas em cortes. Por último, vai ser mostrado como gerar as folhas de engenharia através de um sistema CAE/CAD/CAM. 1.1 Projeções ortonormais A forma mais comum de comunicação de dados na linha de produção, ainda é, através de folhas de engenharia. As folhas de engenharia são geradas a partir de projeções ortográficas ortonormais, denominadas de vistas. Elas são obtidas através da projeção das entidades de um objeto geométrico num plano projeção. Imaginando que, o observador esteja no infinito, a vista é obtida passando linhas paralelas pelo objeto e achando a intersecção delas com o plano de de projeção. De uma outra forma, as vistas de uma peça pode ser imaginada através de imagens obtidas nas faces de uma caixa de vidro transparente embrulhando a peça. Em cada face da caixa de vidro se tem uma imagem da projeção da vista, como mostrado na Figura 3. 4

5 Figura 3: Uma peça dentro de uma caixa transparente. Na Figura 3 é mostrado a posição do observador e como ele visualiza as projeções. O desenho das vistas é capturado em cada uma das faces da caixa, significando a imagem do que está sendo vista a partir da face de observação do modelo. Se caixa for desdobrada, obtém-se as seis vistas do objeto, sendo que três são usados comumente nas folhas de desenhos, e as outras três, somente se detalhes precisam ser especificados, na visão que ela mostra. Assim, ao desdobrar a caixa transparente, obtém-se a seguinte imagem ( 4). Figura 4: Desdobrando a caixa transparente, com as vistas impressas em suas faces. O modo de desdobramento da caixa depende também do tipo de norma (padrão de comunicação de engenharia de um país) que está sendo usada para criar as folhas de engenharia. Como já foi visto, os sistemas CAE/CAD/CAM 5

6 permite que modelos geométricos possam ser criados seguindo o sistema de padronização inglês (ANSI) ou o sistema de padronização internacional (ISO), bem como outras normas específicas de determinados países. Também, nas folhas de engenharia estas normas diferem entre si. A norma inglesa usa as vistas da peça como se elas fossem vistas a partir do terceiro quadrante do sistemas cartesiano, enquando que a norma internacional usa as vistas a partir do primeiro quadrante. Desta forma, se o modelamento seguir a norma inglesa, as vistas serão desdobradas seguindo uma topologia de vistas como a mostrada na Figura 5. Figura 5: Disposição de vistas seguindo o padrão inglês. Já quando se modela as peças e montagens seguindo o padrão internacional (ISO), as folhas de engenharia devem ser dispostas como mostra a Figura 6. Figura 6: Disposição de vistas seguindo o padrão internacional. As vistas mostram detalhes da peça a partir do ponto de observação. As vezes não é necessário ter todas as três vistas, dependendo da forma do 6

7 objeto que se quer documentar; neste casos precisa-se somente do número de vistas necessário para descrever totalmente o objeto. De certa forma, uma folha de engenharia é usada para obter principalmente as dimensões reais de detalhes das peças, de forma que na linha de produção não seja necessário interpretar os dados para as operações de produção. Assim, na Figura 7 é ilustrado as dimensões principais das peças obtidas em diferentes vistas. Figura 7: Dimensões principais da peça para diferentes vistas. 1.2 Desenho isométrico Para ter uma noção de melhor da forma de um objeto usa-se muitas vezes apresentar informações de projeto a através de um desenho isométrico, como representa a Figura 8. Este tipo de representação é uma das diferentes visões de cena de objetos 3D. Ela também é uma projeção ortonormal, obtida a partir de linhas verticais e horizontais, com planos de profundidade formando ângulos de 30 graus em relação a horizontal. As linhas paralelas a estes três eixos podem ser medidas, enquanto que as linhas não paralelas não podem ser avaliadas em verdadeira grandeza ao usar este tipo de representação. 7

8 Figura 8: Uma visão tridimensional de uma peça. Uma folha de engenharia deve mostrar tudo para um entendimento completo do objeto e sua forma que está sendo mostrado na imagem ou desenho. Se o desenho isométrico pode mostrar todos os detalhes e todas as dimensões num desenho, isso seria o ideal. Nem sempre, entretanto, isso é possível com imagens isométricas. Muitas vezes é preciso valer-se de vistas ortográficas. Figura 9: Uma peça com dimensões e anotações na própria vista isométrica. Um objeto pode ser dimensionado no próprio desenho isométrico, como exibe a Figura 9. Como regra geral para o dimensionamento é pensar nas dimensões necessárias para produzir o objeto. Deve-se colocar quantas dimensões forem necessárias para que um operador possa construí-lo - nem 8

9 mais, nem menos. Deve-se evitar colocar dimensões redundantes. Não só as dimensões globais, mas também as tolerâncias ou níveis de precisão necessárias para orientar a escolha de processos de fabricação e montagens. Quando adicionar dimensões algumas regras também são necessárias: executar medidas de vários pontos pode conduzir a imprecisão. Recomenda-se escolher um ponto, ou uma face ou superfície e tomar as todas as medidas em relação a ela(s). Isso significa padronizadas as referências da medição e vai ajudar o pessoal da fabricação a selecionar a face de referência para fabricar um objeto. 1.3 Vistas de Corte As secções em cortes de peças são artifícios de produção de imagem para mostra detalhes do interior de objetos. Isto é importante para mostrar detalhes da geometria que precisam ser usados na fabricação ou na montagem, ou mesmo para alimentar as decisões da equipe de projeto. No seccionamento usa-se planos ou seqüencia de planos para fingir cortar a peça e obter uma vista seccional. A vista de seccionamento é aplicável em peças cujo interior é constituído de várias features que não aparecem nas vistas comuns. E mesmo que fosse mostrado com efeitos de linhas escondidas, ainda assim, seria difícil de interpretar a imagem produzida. Os cortes de seccionamento são obtidos através do gerenciador de vistas View Manager, podendo produzir: Secções planares do modelo - neste caso usa-se os planos de referências para reproduzir o corte dos objetos; Secções planares orientados por perfis de corte ou corte em offset - neste caso é usado um perfil parametrizado aberto para obter a secção de corte da peça; Secções em corte de modelos facetados (arquivos.stl). Com modelos que usam geometria de superfícies pode-se gerar secções de cortes que intersectem todos os segmentos de superfícies, mostrando particularidades da geometria do modelo. Desta forma, as secções me cortes de peças são artifícios de produção de imagem para mostra detalhes do interior de objetos quando visto de fora. No seccionamento usa-se planos ou seqüencia de planos para fingir corta a peça e obter uma vista seccional. A vista de seccionamento é aplicável em peças cujo interior é constituído de várias features que não aparecem nas vistas comuns. E mesmo que fosse mostrado com efeitos de linhas escondidas, ainda assim, seria difícil de interpretar a imagem produzida. 9

10 A ferramenta de criar secções (X-Cross) visar fazer cortes em peças e montagens, através da supressão de parte da geometria, exibindo detalhes que precisam mostrados para evidenciar certas condições de projeto e fabricação. No ambiente de montagem pode-se criar secções de toda a montagem ou só de um peça. Cada corte pode ser hachurado numa montagem separadamente e estas secções podem, assim, ser usadas nas folhas de engenharia. A partir de seccionamentos pode-se obter vistas isométricas ou mesmo vistas ortonormais para visualizar tais detalhes. Figura 10: Exemplo de uma peça com um plano de corte de seccionamento. 1.4 Criando folhas de engenharia Existem dois métodos para criação de folhas de engenharia em sistemas CAE/CAD/CAM. O primeiro método usa um modelo gabarito para adicionar os desenhos com informação pré-definida. No modelo usando gabarito, as disposições da vistas já estão pré-definidas de acordo com a unidade usada no desenho, como foi visto anteriormente. No outro método, as vistas são adicionadas manualmente nas folhas e o projetista vai decidindo que informações devem ser dispostas nas folhas. Na prática corrente do dia-dia, usa-se sempre o método misto, isto é, com o uso dos dois métodos: ter um arquivo gabarito e populacionar a folha com as vistas para mostrar detalhes necessários para um processo de fabricação. Assim, usa-se as folhas de engenharia para gerar vistas 2D de peças e produtos. Assim, as vistas 2D são usadas para mostrar os detalhes necessários à criação das peças dos produtos. Detalhar uma folha de engenharia significar 10

11 incluir dados geométricos tais como: dimensões, eixos e planos de referência, anotações, tabelas de listas de materiais e chamadas para cada componente da lista de materiais. Hoje em dia, os sistemas CAE/CAD/CAM, também disponibilizam a adição de várias informações adicionais, tais como tolerâncias lineares e geométricas (G&T), simbologia para acabamento de superfícies, símbolos definidos pelo usuário, tabelas de furação e de listas de materiais. Tudo isso dentro dos padrões internacionais ISO, e de padrões nacionais como: o ANSI (americano), JICA (japonês) e DIN (alemão) Usando um desenho gabarito Da mesma forma que os gabaritos usados para criação de peças e montagens, o gabarito de folha de engenharia fornece os pontos iniciais para criação da folha. Com eles, já fica definido as vistas e as opções de vista que devem ser criados automaticamente na folha. Os gabaritos contem três tipos de informações para criação de um desenho novo. O primeiro tipo é a informação básica que deve estar na folha e que não é dependente do desenho do modelo, tais como: tamanho da folha, notas, símbolos, formato e assim por diante. Esta informação é simplesmente copiada do gabarito para o novo desenho. O segundo tipo é a forma que a folha é representada, como opções usadas para configura as vistas e ações que devem ser executadas sobre as vistas. Estas instruções são construídas na nova folha que referencia um modelo de uma peça. Por último e terceiro tipo está a nota paramétrica. Notas paramétricas são anotações que atualizam a folha do modelo a partir de parâmetros e valores da dimensões do modelo. As anotações são atualizadas quando o gabarito é usado. Assim, usa-se gabaritos para: colocação de notas, mostrar dimensões, definir o layout das vistas, colocar símbolos, criar linhas de referências, definir tabelas e exibir um conjunto de vistas. Um gabarito de folha de engenharia pode ser personalizado a partir das normas de uma empresa ou a partir de um padrão nacional ou internacional. Lembrando que padronização na forma de apresentação capacita a criação automática de desenhos numa fração curta de tempo, da mesma forma que perfil parametrizado ajudou na criação de forma geométricas e modelos 3D. Para exemplificar isso, imagine criar uma folha gabarito para criação de uma peça que vai ser usinada versus fundida. No primeiro caso, é preciso definir as vistas que são necessárias para a usinagem da peça, o que deve ser visto em cada vista (mostrar linhas escondidas), notas de usinagem usada 11

12 pela empresa, e as linhas de chamadas para colocação das dimensões. 1. Criando Vistas Ao invés de esboçar manualmente as vistas do modelo, o próprio sistema CAE/CAD/CAM capacita ao projetista colocar as vistas de peças e montagens rapidamente. Geralmente, existem algumas opções de colocação e detalhamento de vistas, como já foi aprendido em desenho geométrico, cujos conceitos será lembrado aqui: Geral - ( general ) - são as vistas comuns usadas para a criação de folhas de engenharia, tais como: topo, frente e lateral direita ou esquerda. É usualmente a primeira de uma série de vistas a ser colocada na folha. A vista geral pode ser colocada em qualquer orientação e em qualquer escala. Atualização da vista geral afetará qualquer de suas vistas. Projeção - ( projection ) - é uma projeção ortográfica da outras vistas da geometria ao longo de uma direção horizontal ou vertical da vista pai. A orientação da projeção é sempre 90 deg em relação a vista pai, e sua escala é dependente da vista pai. Detalhada - ( detailed ) - é uma pequena porção do modelo mostrado de forma ampliada em outra vista. Uma nota de referência e uma borda é incluída com relação a vista pai, quando a vista detalhada é mostrada. A orientação desta vista é a mesma de sua vista pai, mas numa escala maior que a vista que a originou. Auxiliar - ( auxiliary ) é um tipo especial de vista de projeção. Ao invés de ser projetada ortogonalmente, esta vista é orientada perpendicularmente a uma referência planar selecionada ( que pode ser uma superfície plana do modelo ou um plano de referência) ou ainda projetada na direção de um eixo. Uma vez que o modelo de folha tenha sido escolhido, as vistas podem ser adicionadas nela. Quando uma vista é colocada, é possível determinar o quanto do modelo dever ser mostrado na vista, se a vista é uma superfície simples ou uma secção transversal e a ainda como os detalhes devem ser mostrados (linhas escondidas ou não) e por último em que escala. Na folha, ainda pode ser adicionado a partir do modelo 3D referências, dimensões e outros detalhes que se fizer necessário. Os dados adicionados na folha são associativos, significando que as vistas movidas sobre a folha causam a atualização das vistas filhas, a fim de manter as linhas de projeção adequadas. 12

13 2. Criando vistas explodidas As vistas explodidas são usadas para ilustrar montagens e sub-montagens. Isto é usado para dar uma visão do seqüenciamento da montagem e desmontagem das peças do produto. Da mesma forma, este recurso permite que se crie desenhos personalizados do produto, a partir dos modelos 3D. Sendo assim, pode-se exibir informações necessárias ao processo de fabricação em particular para produzir um produto, ou ainda estabelecer vistas gerais que auxilie na discussão de projeto uma melhor compreensão do mesmo. Ao especificar uma montagem como vista explodida, é pedido para que o projetista selecione de uma lista de estados de vistas salvas ou selecionar um modelo default gerado pelo sistema daquela montagem. As vistas explodidas podem ser adicionadas na folha de engenharia sem que tenha sido explodidas no ambiente de montagem. Uma vista explodida editada no ambiente de desenho, não afeta a vista explodida do ambiente de montagem. Contudo, uma vista explodida editada no ambiente 3D, afetará o desenho se a vista explodida foi adicionada associativamente no modelo. As vistas explodidas contém as linhas de deslocamento criadas no modelo 3D. Adicionalmente, círculos de chamadas para a tabela de peças e materiais pode ser adicionados ao modelo, permitindo que o usuário possa facilmente referenciar informação do componente. 3. Detalhando os desenhos Os sistemas CAE/CAD/CAM capacitam ao projetista adicionar as dimensões diretamente do modelo seja um dimensão de uma feature, seja de uma restrição de montagem ( um offset de um restrição mate ou align ). Há dois tipos de dimensões a ser colocadas: Dimensões diretoras; Dimensões padrões. Para aproveitar das vantagens da associatividade entre o modelo 3D e folha de engenharia, as primeiras dimensões aplicadas a vista devem ser derivadas do que foi chamada de dimensões diretoras. Estas dimensões foram criadas quando da construção do modelo 3D (usadas para capturar intenção de projeto). Seletivamente, pode-se ir escolhendo aquelas que devem ser mostradas no desenho e que são realmente necessárias para a sua fabricação. 13

14 As dimensões padrões são dimensões inseridas na folha de engenharia seguindo o padrão de adição de dimensões em folhas definidas nas normas nacionais ou internacionais. Isso é assim posto, pois as dimensões diretoras nem sempre são adicionadas seguindo a norma de detalhamento de folhas, pois muitas vezes na adição de detalhes 3D esta prática não é seguida. Às dimensões podem ser editadas para incluir textos adicionais e símbolos com significados de engenharia. 4. Adicionando anotações nos desenhos Anotações são usadas para comunicar informações críticas sobre o modelo de projeto. Elas podem ser notas simples ou paramétrica. Notas simples incluem textos simples e só mudam se forem editada explicitamente no modelo. Notas paramétricas são associativas elas podem incluir dimensões do modelo nas notas. Se o modelo e suas dimensões forem modificadas, as notas imediatamente serão modificadas em seu texto. As notas paramétricas usam uma notação de referência pelo uso do símbolo &. Por exemplo, ao referir a dimensão d21, será indicada na nota como & d21. Adicionando folhas de engenharia O detalhamento de uma peça ou montagem é feita através de várias folhas de engenharia. Cada folha tem um objetivo e deve informar um determinado tipo de detalhes da peça ou montagem. Os sistemas CAE/CAD/CAM normalmente permite que adicione qualquer número de folhas, bem como as ordene de qualquer forma. Aqui, é o projetista e a equipe de projetos que determinando como organizar melhor a informação para o processo produtivo. Adicionado Tabela de peças e materiais ( BOM - Bill of Materials ) Estas tabelas servem para detalhar a localização e o número da peças incluídas numa montagem, com objetivo de ajudar o processo de fabricação e manutenção do produto. De uma maneira geral, este tipo de dado é criado para ser paramétrico, tal que a tabela seja atualizada toda vez que uma peça seja adicionada ou retirada da montagem. Os sistemas CAE/CAD/CAM fornecem várias ferramentas para manipular tabelas de peças e materiais. 14

15 Referências [1] F.E. at all Giesecke. 15