1 Arredondamentos Um dos detalhes de peças mais simples é o arredondamento. Este detalhe é necessário, numa maneira geral para quebrar cantos vivos. Cantos vivos podem ser perigosos em peças que vão ser manuseadas por trabalhadores durante a fabricação, montagem e mesmo uso da peça. Pensando em produtos ou equipamentos que sejam usados em situações de acelerações e freadas, como no caso de carros e ônibus, todo canto vivo que possa causar ferimentos aos usuários deve ser evitado. Este detalhe também é usual como solução de projeto. Peças submetidas a esforços tem maior concentração de tensões em mudanças bruscas de direção do seu volume. Tensões de esforços são aliviados com uso de arredondamentos nestes cantos. A mesma consideraçao precisa ser feita em análises onde exista escoamento de fluídos em superfícies com canto vivo. Nestas regiões o fluído será mais desacelerado gerando áreas de deposição de material em suspensão e até mesmo ser um pivô para o surgimento de movimento turbulento localizados. Nestes casos um estudo mais cuidadoso e aplicação de arredondamentos se faz necessário. Ainda, se o foco do problema for olhado do ponto de vista de fabricação, os cantos vivos são difíceis de serem obtidos, dado o tamanho das ferramentas necessárias para criá-los; e na maioria das vezes cantos vivos são indesejáveis. Eles criam volumes adicionais que podem criar dificuldade de preenchimento de material nos processos de injeção e na fundição. Por todos estes motivos cantos vivos vivos devem ser evitados. Portanto, ao criar um modelo geométrico de peça, o fechamento do resultado geométrico deve ser feito pela eliminação de cantos vivos. E para eliminar cantos vivos ou suavizar transições entre superfícies usa-se a ferramenta de criação de arredondamento em sistemas CAE/CAD/CAM. De uma maneira geral o arredondamento é aplicado a arestas do modelo sólido. Para melhorar a produtividade na aplicação deste detalhe de projeto, sistemas CAE/CAD/CAM oferecem operadores que podem capturar cadeia de arestas que vão ser arredondas ao mesmo tempo. Extensões no operador arredondamento permite criar efeitos interessantes de transição entre superfícies, em que o arredondamento cilindrico pode ser substituido por uma superfície mais complexa, costurando o arredondamento entre duas superfícies. É preciso ser lembrado que uma superfície num modelo sólido é uma entidade que tem espessura nula. O conjunto de arestas a ser arredondadas vai formar uma nova geometria, e por isso precisa de referências para poder construir o detalhe geométrico. A referência básica é a aresta ou o conjunto de arestas, euando o arrendondamento for feito sobre a aresta entre duas superfícies. Num caso mais geral, 1
o arredondamento pode ser feito entre superfícies, e daí, elas serão indicadas como referências. Nos dois casos, será preciso especificar alguns atributos básicos como o valor do raio de transição, ou em construções mais complexas, os valores dos raios e como será definida a transição entre as superfícies de referências indicadas. Aqui, também, na maioria de operadores de arredondamento de sistemas CAE/CAD/CAM, os atributos de definiçao da feature podem ser alterados dinamicamente, através da manipulação deles na área gráfica ou entrando com as devidas referências na aba de definição de detalhes e referências. Na figura 1 é observado os elementos de criação de um arredondamento tendo com pivô uma seqüência de arestas. Figura 1: Exemplo de arredondamento com arestas retas. Na figura 1 foram usadas duas arestas para criar o arredondamento, em que evidencia-se a (1) a proposta de geometria a ser criada no arredondamento e (2) as arestas usadas. Já na figura 2 é mostrado tipos de transições que podem ser criadas durante o processo de criação de um arredondamento. 2
Figura 2: Transições necessárias para criar arredondamentos com arestas retas. Como se viu, criar um arredondamento consiste em definir algumas entidades geométricas, tais como: o conjunto de elementos da geometria onde os arredondamentos vão ser criados. Estes elementos consistem de atributos, referência geométrica e um ou mais raio de arredondamento; tipos de transições: isso precisa ser definido nos casos em que o arredondamento é feito a partir de uma cadeia de arestas; assim, a transição é a geometria que conecta as entidades arredondadas. Estas intersecções são localizadas nas intersecções onde os arredondamentos terminam ou encontram outras entidades geométricas. Existem várias maneiras de selecionar elementos de geometria para criar os elementos de arredondamentos. O mais comum é selecionar as arestas de um face, a qual é por si só a intersecção entre as faces adjacentes. Neste caso pode ser determinado que o arredondamento seja constante, criando uma transição cilíndrica entre as faces adjacentes. Em outros casos desejase obter um efeito de transição entre as faces diferente da forma cilíndrica convencional e daí pode optar por fazer que o raio do arredondamento seja variável ao longo da aresta de transição. Estes dois efeitos de arredondamento podem ser observados na figura 3 como segue. 3
Figura 3: Tipos de efeitos de arredondamento na transição entre arestas retas. Existem outras formas de obter o arredondamento. Por exemplo, pode ser definida uma curva específica para criar transição por arredondamento entre as faces. Isso é mostrado na figura 4 que salienta também que um arredondamento pode ser criado substituindo uma face plana por uma arredondada. Figura 4: Tipos de efeitos de arredondamento na transição usando uma curva ou uma face por completa arestas retas. Nas imagens a seguir busca-se salientar a seleção de elementos para criação e o efeito gerado ao usar o operador arredondamento. As figuras mostram 4
diferentes formas de obter o arredondamento pela combinação das aresta ou seqüencia de arestas ou mesmo a seleção de planos e arestas, como mostra a figura 5. Figura 5: Tipos de efeitos de arredondamento na transição usando uma curva ou uma face por completa arestas retas. As transições são identificadas algoritmicamente durante o processo de criação deste detalhe de projeto. Dependendo o caso outras possibilidades de transição pode ser necessária para criar um arredondamento. Isso pode ser usado como uma pista indicativa, se algum erro para criação da entidade aparecer. Ou seja, muitas vezes as condições que projetista oferece para criar o arredondamento não é suficiente para que o sistema CAE/CAD/CAM crie o detalhe de projeto que se quer. Nas transições de canto, por hábito/costume, os sistemas tentam criar um arredondamento do tipo esférico. O método de criação pode ser feito também que o arredondamento seja normal a uma espinha de varredura, o que implica que o arredondamento a ser criado ali, será por uma varredura de um arco ou de uma secção cônica. Também pode ser determinado a forma da secção transversal. Até aqui foi definido por base a forma circular. Mas, o projetista pode se valer do uso de formas cônicas. Na forma cônica os lados de arredondamentos podem ser dependentes ou independentes. As escolha do modelo sempre depende do tipo de detalhe que se quer adicionar à peça. Neste caso, os parâmetros podem variar de 0.05 a 0.95 do raio base de arredondamento. Estas opções de modelamento estão sempre disponíveis na aba de definição das variáveis que compõem a feature arredondamento. 2 Chanfros Chanfros também são detalhes de peças usados para definir uma transição plana entre duas faces, normalmente definida a partir de uma aresta do modelo sólido ou de faces. Diferente da transição criada por ângulos de saída, 5
aqui faces são quebradas em planos. E aí, o operador chanfro tem as diversas variações de criação similares ao que foi usado para criar arredondamento. Neste estudo, o operador chanfro não será aprofundado como os outros operadores, dado que supõem-se que nesta altura o projetista já sabes como buscar mais informações do sistema CAE/CAD/CAM para criar chanfros em modelos sólidos. 6