1 Documentacao na Engenharia

Uma boa parte de documentacao de engenharia, ainda, e feito atraves dageracao de folhas de engenharia, ou simplesmente desenhos de engenhariapara producao. Os desenhos de engenharia sao usados para a documentacaode projeto de pecas e modelos de montagens, fazendo parte da fase de pro-jeto detalhado de produtos, na metodologia de projeto trabalhada ate aqui.Estes documentos sao feitos atraves das chamadas folhas de engenharia. Elasconfiguram, ainda, um recurso bastante usado para comunicacao entre enge-nheiros e tecnologistas no processo produtivo e durante todo o ciclo de vidado produto. As folhas sao chamadas de desenhos de trabalho ou desenhospara a producao

A documentacao e o processo de comunicar e arquivar informacao deprojetos e manufatura do produto. Os documentos nesta fase sao compostosde desenhos, modelos, ordens de mudancas, memorandos e relatorios. Oprocesso de documentacao inclue aramzenar, recuperar copiar desenhos deengenharia, cujo processo e chamado de repografia.

Os sistemas CAE/CAD/CAM tem trazido mudancas significantes nesteproceso, dado que a visualizacao 3D facilita melhor a compreensao de pro-jeto, mas muito da atividade produtiva ainda esta fortemente dependentede informacoes armazenadas nas folhas de engenharia. A tendencia e queeste tipo de documentacao seja armazenadas eletronicamente e comunicadaatraves de redes computacionais. Sistemas modernos tem usado visualizado-res da “web” para mostrar informacao de projeto codificadas no formato defolhas de engenharia.

Os desenhos ou simplesmente folhas de engenharia sao compostas de ima-gens de vistas das pecas e montagens. No entanto, a composicao destas ima-gens sao feitas usando uma linguagem grafica especıfica criada ao longos dostempos para comunicar a informacao de projeto. Esta linguagem serve paracomunicar dados e informacoes pelas quais se efetua a selecao de processosprodutivos, planejamento da fabricacao, procedimentos de montagens e asmaquinas que podem ser usadas fabricar cada componente do produto. Asimagens em si, sao portadoras de informacoes codificadas numa linguagempropria da pratica de engenharia de engenheiros e tecnologistas, que seguemum padrao de comunicacao estabelecido por normas nacionais e internacio-nais. Estas informacoes sao, tipicamente, dadas atraves de:

• representacao em vistas 2D,

• dimensoes do modelo,

• anotacoes e

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• listas pecas e materiais.

Todos estas informacoes sao extraıdas do modelos graficos 3D que compoemo produto modelado. A Figura 1 exibe um exemplo de documentacao depeca com varios tipos de anotacoes, necessarias para que ela seja fabricadafielmente [1] .

Figura 1: Exemplo de desenho de engenharia para documentar uma peca.

As folhas de engenharias devem se um conjunto de desenhos padronizadosespecificando os detalhes suficientes para produzir as pecas e montagens nosistema produtivo. A complexidade do projeto vai determinar o numero e otipo de desenhos que deve ser trabalhado pela equipe de projeto. O conjuntode desenhos deve conter:

• a descricao completa da peca, tanto visualmente como dimensional-mente;

• que consiste na:

– exibicao de pecas na montagem;

– identificacao de todas as pecas;

– especificao de pecas padroes.

Geralmente um conjunto de documentos para trabalhar uma montagemdo produto deve incluir:

• Os desenhos detalhados de cada pecas nao padrao;

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• a montagem e sub-montagens exibindo todas as pecas padronizadas enao padronizadas num unico desenho;

• um desenho com a lista de pecas e materiais;

Todas as folhas de engenharia sao construidas dentro de formato padraoobedecendo a norma de engenharia praticada no paıs ou seguindo uma normainternacional adotada pelo conjunto de empresas que estejam incluidas noprojeto do produto.

Figura 2: Exemplo de desenho mais detalhado de uma biela.

O exemplo de Figura 2 exibe uma folha de engenharia mais detalhada deuma biela, a qual inclui, alem dos dados dimensionais, informacoes textuaisnecessarias a manipulacao no objeto no setor produtivo [1].

De uma maneira geral, os sistemas CAE/CAD/CAM fornecem ferramen-tas graficas para a geracao de folhas de engenharia. As folhas de engenhariaproduzida nestes sistemas tem seu dados associados ao modelo 3D (propri-edade associativa - referida pelos sistemas CAE/CAD/CAM), de forma quequalquer alteracao num dos modelos se propaga para as ”features”mostradasnos desenhos, vistas e dimensoes e vice-versa.

Assim, para explorar as ferramentas de criacao de folha de engenhariapresente 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 criacao de folhad engenharia;

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• como a relacao pai/filho na estrutura de dados no modelo 3D, afeta osdesenhos e detalhes 2D gerados.

A discussao sobre folhas de engenharia e desenhos para a linha de producaoe amplamente discutida na literatura que forma a base para a aprendizagemde desenho e informacoes correlatas, na formacao de engenharia. Mesmoassim, alguns conceitos vao ser relembrados ao longo do texto.

Assim, existem varias formas de apresentar ou comunicar informacoes deengenharia, atraves de imagens. Dentre estas formas, podem ser citado o usode:

• projecoes ortonormais;

• vistas isometricas;

• vistas em cortes.

Por ultimo, vai ser mostrado como gerar as folhas de engenharia atravesde um sistema CAE/CAD/CAM.

1.1 Projecoes ortonormais

A forma mais comum de comunicacao de dados na linha de producao, aindae, atraves de folhas de engenharia. As folhas de engenharia sao geradas apartir de projecoes ortograficas ortonormais, denominadas de vistas. Elassao obtidas atraves da projecao das entidades de um objeto geometrico numplano projecao. Imaginando que, o observador esteja no infinito, a vista eobtida passando linhas paralelas pelo objeto e achando a interseccao delascom o plano de de projecao.

De uma outra forma, as vistas de uma peca pode ser imaginada atraves deimagens obtidas nas faces de uma caixa de vidro transparente embrulhandoa peca. Em cada face da caixa de vidro se tem uma imagem da projecao davista, como mostrado na Figura 3.

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Figura 3: Uma peca dentro de uma caixa transparente.

Na Figura 3 e mostrado a posicao do observador e como ele visualizaas projecoes. O desenho das vistas e capturado em cada uma das facesda caixa, significando a imagem do que esta sendo vista a partir da facede observacao do modelo. Se caixa for desdobrada, obtem-se as seis vistasdo objeto, sendo que tres sao usados comumente nas folhas de desenhos, eas outras tres, somente se detalhes precisam ser especificados, na visao queela mostra. Assim, ao desdobrar a caixa transparente, obtem-se a seguinteimagem ( 4).

Figura 4: Desdobrando a caixa transparente, com as vistas impressas emsuas faces.

O modo de desdobramento da caixa depende tambem do tipo de norma(padrao de comunicacao de engenharia de um paıs) que esta sendo usada paracriar as folhas de engenharia. Como ja foi visto, os sistemas CAE/CAD/CAM

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permite que modelos geometricos possam ser criados seguindo o sistemade padronizacao ingles (ANSI) ou o sistema de padronizacao internacional(ISO), bem como outras normas especıficas de determinados paıses. Tambem,nas folhas de engenharia estas normas diferem entre si. A norma inglesa usaas vistas da peca como se elas fossem vistas a partir do terceiro quadrantedo sistemas cartesiano, enquando que a norma internacional usa as vistas apartir do primeiro quadrante. Desta forma, se o modelamento seguir a normainglesa, as vistas serao desdobradas seguindo uma topologia de vistas comoa mostrada na Figura 5.

Figura 5: Disposicao de vistas seguindo o padrao ingles.

Ja quando se modela as pecas e montagens seguindo o padrao internacio-nal (ISO), as folhas de engenharia devem ser dispostas como mostra a Figura6.

Figura 6: Disposicao de vistas seguindo o padrao internacional.

As vistas mostram detalhes da peca a partir do ponto de observacao.As vezes nao e necessario ter todas as tres vistas, dependendo da forma do

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objeto que se quer documentar; neste casos precisa-se somente do numero devistas necessario para descrever totalmente o objeto.

De certa forma, uma folha de engenharia e usada para obter princi-palmente as dimensoes reais de detalhes das pecas, de forma que na linhade producao nao seja necessario interpretar os dados para as operacoes deproducao. Assim, na Figura 7 e ilustrado as dimensoes principais das pecasobtidas em diferentes vistas.

Figura 7: Dimensoes principais da peca para diferentes vistas.

1.2 Desenho isometrico

Para ter uma nocao de melhor da forma de um objeto usa-se muitas vezesapresentar informacoes de projeto a atraves de um desenho isometrico, comorepresenta a Figura 8. Este tipo de representacao e uma das diferentes visoesde cena de objetos 3D. Ela tambem e uma projecao ortonormal, obtida apartir de linhas verticais e horizontais, com planos de profundidade formandoangulos de 30 graus em relacao a horizontal. As linhas paralelas a estes treseixos podem ser medidas, enquanto que as linhas nao paralelas nao podemser avaliadas em verdadeira grandeza ao usar este tipo de representacao.

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Figura 8: Uma visao tridimensional de uma peca.

Uma folha de engenharia deve mostrar tudo para um entendimento com-pleto do objeto e sua forma que esta sendo mostrado na imagem ou desenho.Se o desenho isometrico pode mostrar todos os detalhes e todas as dimensoesnum desenho, isso seria o ideal. Nem sempre, entretanto, isso e possıvel comimagens isometricas. Muitas vezes e preciso valer-se de vistas ortograficas.

Figura 9: Uma peca com dimensoes e anotacoes na propria vista isometrica.

Um objeto pode ser dimensionado no proprio desenho isometrico, comoexibe a Figura 9. Como regra geral para o dimensionamento e pensar nasdimensoes necessarias para produzir o objeto. Deve-se colocar quantas di-mensoes forem necessarias para que um operador possa construı-lo - nem

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mais, nem menos. Deve-se evitar colocar dimensoes redundantes. Nao soas dimensoes globais, mas tambem as tolerancias ou nıveis de precisao ne-cessarias para orientar a escolha de processos de fabricacao e montagens.

Quando adicionar dimensoes algumas regras tambem sao necessarias: exe-cutar medidas de varios pontos pode conduzir a imprecisao. Recomenda-seescolher um ponto, ou uma face ou superfıcie e tomar as todas as medidas emrelacao a ela(s). Isso significa padronizadas as referencias da medicao e vaiajudar o pessoal da fabricacao a selecionar a face de referencia para fabricarum objeto.

1.3 Vistas de Corte

As seccoes em cortes de pecas sao artifıcios de producao de imagem paramostra detalhes do interior de objetos. Isto e importante para mostrar de-talhes da geometria que precisam ser usados na fabricacao ou na montagem,ou mesmo para alimentar as decisoes da equipe de projeto.

No seccionamento usa-se planos ou sequencia de planos para fingir cortara peca e obter uma vista seccional. A vista de seccionamento e aplicavelem pecas cujo interior e constituıdo de varias features que nao aparecem nasvistas comuns. E mesmo que fosse mostrado com efeitos de linhas escondidas,ainda assim, seria difıcil de interpretar a imagem produzida.

Os cortes de seccionamento sao obtidos atraves do gerenciador de vistasView Manager, podendo produzir:

• Seccoes planares do modelo - neste caso usa-se os planos de referenciaspara reproduzir o corte dos objetos;

• Seccoes planares orientados por perfis de corte ou corte em “offset” -neste caso e usado um perfil parametrizado aberto para obter a seccaode corte da peca;

• Seccoes em corte de modelos facetados (arquivos ∗.stl).

Com modelos que usam geometria de superfıcies pode-se gerar seccoes decortes que intersectem todos os segmentos de superfıcies, mostrando parti-cularidades da geometria do modelo.

Desta forma, as seccoes me cortes de pecas sao artifıcios de producao deimagem para mostra detalhes do interior de objetos quando visto de fora. Noseccionamento usa-se planos ou sequencia de planos para fingir corta a peca eobter uma vista seccional. A vista de seccionamento e aplicavel em pecas cujointerior e constituıdo de varias features que nao aparecem nas vistas comuns.E mesmo que fosse mostrado com efeitos de linhas escondidas, ainda assim,seria difıcil de interpretar a imagem produzida.

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A ferramenta de criar seccoes (X-Cross) visar fazer cortes em pecas emontagens, atraves da supressao de parte da geometria, exibindo detalhes queprecisam mostrados para evidenciar certas condicoes de projeto e fabricacao.No ambiente de montagem pode-se criar seccoes de toda a montagem ou sode um peca. Cada corte pode ser hachurado numa montagem separadamentee estas seccoes podem, assim, ser usadas nas folhas de engenharia.

A partir de seccionamentos pode-se obter vistas isometricas ou mesmovistas ortonormais para visualizar tais detalhes.

Figura 10: Exemplo de uma peca com um plano de corte de seccionamento.

1.4 Criando folhas de engenharia

Existem dois metodos para criacao de folhas de engenharia em sistemasCAE/CAD/CAM. O primeiro metodo usa um modelo gabarito para adici-onar os desenhos com informacao pre-definida. No modelo usando gabarito,as disposicoes da vistas ja estao pre-definidas de acordo com a unidade usadano desenho, como foi visto anteriormente. No outro metodo, as vistas sao adi-cionadas manualmente nas folhas e o projetista vai decidindo que informacoesdevem ser dispostas nas folhas. Na pratica corrente do dia-dia, usa-se sempreo metodo misto, isto e, com o uso dos dois metodos: ter um arquivo gabaritoe populacionar a folha com as vistas para mostrar detalhes necessarios paraum processo de fabricacao.

Assim, usa-se as folhas de engenharia para gerar vistas 2D de pecas e pro-dutos. Assim, as vistas 2D sao usadas para mostrar os detalhes necessarios acriacao das pecas dos produtos. Detalhar uma folha de engenharia significar

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incluir dados geometricos tais como: dimensoes, eixos e planos de referencia,anotacoes, tabelas de listas de materiais e chamadas para cada componenteda lista de materiais.

Hoje em dia, os sistemas CAE/CAD/CAM, tambem disponibilizam aadicao de varias informacoes adicionais, tais como tolerancias lineares egeometricas (G&T), simbologia para acabamento de superfıcies, sımbolosdefinidos pelo usuario, tabelas de furacao e de listas de materiais. Tudo issodentro dos padroes internacionais ISO, e de padroes nacionais como: o ANSI(americano), JICA (japones) e DIN (alemao).

1.4.1 Usando um desenho gabarito

Da mesma forma que os gabaritos usados para criacao de pecas e montagens,o gabarito de folha de engenharia fornece os pontos iniciais para criacao dafolha. Com eles, ja fica definido as vistas e as opcoes de vista que devem sercriados automaticamente na folha.

Os gabaritos contem tres tipos de informacoes para criacao de um dese-nho novo. O primeiro tipo e a informacao basica que deve estar na folha eque nao e dependente do desenho do modelo, tais como: tamanho da folha,notas, sımbolos, formato e assim por diante. Esta informacao e simplesmentecopiada do gabarito para o novo desenho.

O segundo tipo e a forma que a folha e representada, como opcoes usadaspara configura as vistas e acoes que devem ser executadas sobre as vistas.Estas instrucoes sao construıdas na nova folha que referencia um modelo deuma peca.

Por ultimo e terceiro tipo esta a nota parametrica. Notas parametricassao anotacoes que atualizam a folha do modelo a partir de parametros evalores da dimensoes do modelo. As anotacoes sao atualizadas quando ogabarito e usado.

Assim, usa-se gabaritos para: colocacao de notas, mostrar dimensoes,definir o “layout” das vistas, colocar sımbolos, criar linhas de referencias,definir tabelas e exibir um conjunto de vistas.

Um gabarito de folha de engenharia pode ser personalizado a partir dasnormas de uma empresa ou a partir de um padrao nacional ou internacional.Lembrando que padronizacao na forma de apresentacao capacita a criacaoautomatica de desenhos numa fracao curta de tempo, da mesma forma queperfil parametrizado ajudou na criacao de forma geometricas e modelos 3D.

Para exemplificar isso, imagine criar uma folha gabarito para criacao deuma peca que vai ser usinada versus fundida. No primeiro caso, e precisodefinir as vistas que sao necessarias para a usinagem da peca, o que deve servisto em cada vista (mostrar linhas escondidas), notas de usinagem usada

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pela empresa, e as linhas de chamadas para colocacao das dimensoes.

1. Criando Vistas

Ao inves de esbocar manualmente as vistas do modelo, o proprio sis-tema CAE/CAD/CAM capacita ao projetista colocar as vistas de pecase montagens rapidamente. Geralmente, existem algumas opcoes de co-locacao e detalhamento de vistas, como ja foi aprendido em desenhogeometrico, cujos conceitos sera lembrado aqui:

• Geral - (“general”) - sao as vistas comuns usadas para a criacaode folhas de engenharia, tais como: topo, frente e lateral direitaou esquerda. E usualmente a primeira de uma serie de vistas a sercolocada na folha. A vista geral pode ser colocada em qualquerorientacao e em qualquer escala. Atualizacao da vista geral afetaraqualquer de suas vistas.

• Projecao - (“projection”) - e uma projecao ortografica da outrasvistas da geometria ao longo de uma direcao horizontal ou verticalda vista pai. A orientacao da projecao e sempre 90 deg em relacaoa vista pai, e sua escala e dependente da vista pai.

• Detalhada - (“detailed”) - e uma pequena porcao do modelo mos-trado de forma ampliada em outra vista. Uma nota de referenciae uma borda e incluıda com relacao a vista pai, quando a vistadetalhada e mostrada. A orientacao desta vista e a mesma de suavista pai, mas numa escala maior que a vista que a originou.

• Auxiliar - (“auxiliary”) e um tipo especial de vista de projecao. Aoinves de ser projetada ortogonalmente, esta vista e orientada per-pendicularmente a uma referencia planar selecionada ( que podeser uma superfıcie plana do modelo ou um plano de referencia) ouainda projetada na direcao de um eixo.

Uma vez que o modelo de folha tenha sido escolhido, as vistas podem seradicionadas nela. Quando uma vista e colocada, e possıvel determinaro quanto do modelo dever ser mostrado na vista, se a vista e umasuperfıcie simples ou uma seccao transversal e a ainda como os detalhesdevem ser mostrados (linhas escondidas ou nao) e por ultimo em queescala.

Na folha, ainda pode ser adicionado a partir do modelo 3D referencias,dimensoes e outros detalhes que se fizer necessario.

Os dados adicionados na folha sao associativos, significando que asvistas movidas sobre a folha causam a atualizacao das vistas filhas, afim de manter as linhas de projecao adequadas.

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2. Criando vistas explodidas

As vistas explodidas sao usadas para ilustrar montagens e sub-montagens.Isto e usado para dar uma visao do sequenciamento da montagem edesmontagem das pecas do produto. Da mesma forma, este recursopermite que se crie desenhos personalizados do produto, a partir dosmodelos 3D. Sendo assim, pode-se exibir informacoes necessarias aoprocesso de fabricacao em particular para produzir um produto, ouainda estabelecer vistas gerais que auxilie na discussao de projeto umamelhor compreensao do mesmo.

Ao especificar uma montagem como vista explodida, e pedido paraque o projetista selecione de uma lista de estados de vistas salvas ouselecionar um modelo “default” gerado pelo sistema daquela montagem.As vistas explodidas podem ser adicionadas na folha de engenhariasem que tenha sido explodidas no ambiente de montagem. Uma vistaexplodida editada no ambiente de desenho, nao afeta a vista explodidado ambiente de montagem. Contudo, uma vista explodida editada noambiente 3D, afetara o desenho se a vista explodida foi adicionadaassociativamente no modelo.

As vistas explodidas contem as linhas de deslocamento criadas no mo-delo 3D. Adicionalmente, cırculos de chamadas para a tabela de pecase materiais pode ser adicionados ao modelo, permitindo que o usuariopossa facilmente referenciar informacao do componente.

3. Detalhando os desenhos

Os sistemas CAE/CAD/CAM capacitam ao projetista adicionar asdimensoes diretamente do modelo – seja um dimensao de uma fea-ture, seja de uma restricao de montagem ( um “offset” de um restricao“mate” ou “align”). Ha dois tipos de dimensoes a ser colocadas:

• Dimensoes diretoras;

• Dimensoes padroes.

Para aproveitar das vantagens da associatividade entre o modelo 3D efolha de engenharia, as primeiras dimensoes aplicadas a vista devem serderivadas do que foi chamada de dimensoes diretoras. Estas dimensoesforam criadas quando da construcao do modelo 3D (usadas para captu-rar intencao de projeto). Seletivamente, pode-se ir escolhendo aquelasque devem ser mostradas no desenho e que sao realmente necessariaspara a sua fabricacao.

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As dimensoes padroes sao dimensoes inseridas na folha de engenha-ria seguindo o padrao de adicao de dimensoes em folhas definidas nasnormas nacionais ou internacionais. Isso e assim posto, pois as di-mensoes diretoras nem sempre sao adicionadas seguindo a norma dedetalhamento de folhas, pois muitas vezes na adicao de detalhes 3Desta pratica nao e seguida.

As dimensoes podem ser editadas para incluir textos adicionais e sımboloscom significados de engenharia.

4. Adicionando anotacoes nos desenhos

Anotacoes sao usadas para comunicar informacoes crıticas sobre o mo-delo de projeto. Elas podem ser notas simples ou parametrica.

• Notas simples incluem textos simples e so mudam se forem editadaexplicitamente no modelo.

• Notas parametricas sao associativas – elas podem incluir dimensoesdo modelo nas notas. Se o modelo e suas dimensoes forem modifi-cadas, as notas imediatamente serao modificadas em seu texto. Asnotas parametricas usam uma notacao de referencia pelo uso dosımbolo &. Por exemplo, ao referir a dimensao d21, sera indicadana nota como & d21.

• Adicionando folhas de engenharia

O detalhamento de uma peca ou montagem e feita atraves devarias folhas de engenharia. Cada folha tem um objetivo e deveinformar um determinado tipo de detalhes da peca ou montagem.Os sistemas CAE/CAD/CAM normalmente permite que adici-one qualquer numero de folhas, bem como as ordene de qualquerforma. Aqui, e o projetista e a equipe de projetos que deter-minando como organizar melhor a informacao para o processoprodutivo.

• Adicionado Tabela de pecas e materiais (“BOM - Bill of Materi-als”)

Estas tabelas servem para detalhar a localizacao e o numero dapecas incluıdas numa montagem, com objetivo de ajudar o pro-cesso de fabricacao e manutencao do produto.

De uma maneira geral, este tipo de dado e criado para ser pa-rametrico, tal que a tabela seja atualizada toda vez que uma pecaseja adicionada ou retirada da montagem.

Os sistemas CAE/CAD/CAM fornecem varias ferramentas paramanipular tabelas de pecas e materiais.

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Referencias

[1] F.E. at all Giesecke.

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