setor de tecnologia programa de pÓs-graduaÇÃo …implementação dos projetos com o ms-visual...
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SETOR DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE MANUFATURA
MESTRADO PROFISSIONAL
EMAN-7013 – USINAGEM ASSISTIDA POR COMPUTADOR
PROF.: DALBERTO DIAS DA COSTA
E-MAIL: [email protected]
F.: 3361-3207
www.labusig.ufpr.br
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EMAN-7013 – USINAGEM ASSISTIDA POR COMPUTADOR Ementa:
• Planejamento de processos de usinagem. • Seleção de máquinas, dispositivos, ferramentas e
condições de corte. • Técnicas para programação de máquinas-ferramenta. • Simulação da trajetória de ferramentas. • Base de dados sobre ferramentas e condições de corte. • Sistemas especialistas para planejamento da usinagem
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EMAN-7013 – USINAGEM ASSISTIDA POR COMPUTADOR Objetivos:
Gerais: atualizar e melhorar a formação dos futuros Mestres em Engenharia de Manufatura
no tocante à capacidade de pesquisa na literatura científica, na formatação de problemas, na sua solução por meio de métodos científicos e na redação de relatórios e artigos científicos.
Específico: compreender o estado atual da pesquisa e desenvolvimento tecnológico
referente à geração, transmissão e integração de informações sobre processos de usinagem
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EMAN-7013 – USINAGEM ASSISTIDA POR COMPUTADOR Programa:
Semanas Datas Assuntos
1
26/09/2019
Apresentação da disciplina: ementa, bibliografia, programa e forma de avaliação.
Planejamento de processos de fabricação e planejamento da usinagem. Estado da arte e desafios
2
03/10/2019
Programação CNC: Estado da arte; exemplos e exercícios 6983. Definição de artigos para leitura.
3
10/10/2019
Monitoramento de processos de usinagem - Artigo para leitura: apresentação, discussão e avaliação
4
17/10/2019
Definição dos projetos a serem executados: desafios e metas. Definição de artigos para leitura.
5
24/10/2019
Modelagem dos projetos propostos utilizando UML. Artigo para leitura: apresentação, discussão e
avaliação
6
31/10/2019
Modelagem dos projetos propostos utilizando UML (continuação). Definição de artigos para leitura
7
07/11/2019
Implementação dos projetos com o MS-Visual Studio (continuação). Artigo para leitura: apresentação,
discussão e avaliação
8
14/11/2019
Implementação dos projetos com o MS-Visual Studio (continuação). Definição de artigos para leitura.
9
21/11/2019
Implementação dos projetos com o MS-Visual Studio (continuação). Artigo para leitura: apresentação,
discussão e avaliação
10
28/11/2019
Testes práticos com os protótipos implementados e elaboração de relatórios no formato de artigos.
11
05/12/2019
Discussão dos resultados e finalização dos relatórios
12
12/12/2019
Finalização do artigo – apresentação, discussão e avaliação
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EMAN-7013 – USINAGEM ASSISTIDA POR COMPUTADOR Bibliografia:
Chang, TC, Wysk, Wang, HP. Computer-Aided manufacturing. Prentice Hall, 1998. ISBN: 013754524X
Madison, J. G. CNC Machining Handbook: basic theory, production data, and machining procedures. Industrial
Press Inc. 1996 ISBN-10: 0831130644
Scallan, P. Process Planning: The Design/Manufacture Interface. Amsterdam: Butterworth-Heinemann. 2003
ISBN-10: 0750651296
Chang, T-C. Expert process planning for manufacturing. Reading, Mass.,: Addison-Wesley, 1980. ISBN-10:
0201182971
Wang, L. Process Planning and Scheduling for Distributed Manufacturing. London: Springer-Verlag London
Limited, 2007. ISBN-10: 184996646X
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Outros Livros:
EMAN-7013 – USINAGEM ASSISTIDA POR COMPUTADOR
Bibliografia:
• James Rumbaugh , Ivar Jacobson , Grady Booch. The Unified Modeling Language Reference Manual (2nd Edition)
• Craig Larman - Applying UML and patterns: an introduction to object-oriented analysis and design and the unified process
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EMAN-7013 – USINAGEM ASSISTIDA POR COMPUTADOR Bibliografia:
International Journal of Advanced Manufacturing Technology
Robotics and Computer-Integrated Manufacturing
International Journal of Production Research
Computer-Aided Design
Revistas:
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EMAN-7013 – USINAGEM ASSISTIDA POR COMPUTADOR
Forma de avaliação:
Leitura, síntese, apresentação e discussão de artigos científicos distribuídos
em aula: 25%
Participação nas aulas. Inclui aqui a presença, interesse pela disciplina,
sugestões e pontualidade na entrega dos trabalhos: 40%
Preparação e redação do artigo científico sobre o projeto desenvolvido: 35%
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EMAN-7013 – USINAGEM ASSISTIDA POR COMPUTADOR Projetos desenvolvidos e em desenvolvimento no Laboratório de Usinagem da UFPR:
Temas Situação Descrição Informações do projeto
Sistema
especialista para
planejamento de
processos
Em
desenvolvime
nto. Foi
desmembrad
o em vários
subprojetos
Projeto de longo prazo, cujo
objetivo principal é a construção
de um sistema especialista para a
geração de planos completos
para usinagem.
http://www.labusig.ufpr.br/projetos/capp.htm
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EMAN-7013 – USINAGEM ASSISTIDA POR COMPUTADOR Projetos desenvolvidos e em desenvolvimento no Laboratório de Usinagem da UFPR:
Temas Situação Descrição Informações do projeto
Programa
ção de
máquinas-
ferrament
a
Interface
máquina-
ferrament
a
Concluído Editor CNC – inclui interface para
transferência de programas via RS232
http://www.labusig.ufpr.br/projetos/edit
or_cnc.html
Programaç
ão
baseada
em
features
Em desenvolvimento. Fresamento helicoidal + projetos didáticos
desenvolvidos na disciplina de usinagem
(graduação)
http://www.labusig.ufpr.br/projetos/Prog
rama%C3%A7%C3%A3o%20CN%20basea
da%20em%20features%20de%20usinage
m.html
Programaç
ão
automátic
a
Em desenvolvimento. Corte de chapas a partir de modelos em DXF
(2D) e B-Rep (3D)
http://www.labusig.ufpr.br/projetos/B-
rep-COBEF2013.pdf
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EMAN-7013 – USINAGEM ASSISTIDA POR COMPUTADOR Projetos desenvolvidos e em desenvolvimento no Laboratório de Usinagem da UFPR:
Temas Situação Descrição Informações do projeto
Monitoramen
to da
usinagem
Medição de esforços de corte Em
desenvolvime
nto.
Existem protótipos
implementados que vêm sendo
utilizados em aulas e pesquisas
http://www.labusig.ufpr.br/projetos/cobef
2017_uhmwpe.pdf
Medição da potência de corte http://www.labusig.ufpr.br/projetos/AEEPU
.html
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EMAN-7013 – USINAGEM ASSISTIDA POR COMPUTADOR Projetos desenvolvidos e em desenvolvimento no Laboratório de Usinagem da UFPR:
Temas Situação Descrição Informações do projeto
Modelagem 3D
Sólidos platônicos Em
desenvolvim
ento.
Existe um protótipo
implementado que é utilizado em
disciplina da graduação (Eng.
Reversa – TMEC135)
http://www.labusig.ufpr.br/disciplinas.ht
m
Engenharia reversa de peças
prismáticas
Protótipo implementado como
trabalho de graduação
Em fase de registro e publicação em
revista científica
Seleção de máquinas-ferramenta Interrompido Existe um protótipo desenvolvido,
mas não tem sido utilizado
http://www.labusig.ufpr.br/projetos/Prj_
usidados.html
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EMAN-7013 – USINAGEM ASSISTIDA POR COMPUTADOR Infraestrutura do Laboratório de Usinagem – DEMEC/UFPR:
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EMAN-7013 – USINAGEM ASSISTIDA POR COMPUTADOR Infraestrutura do Laboratório de Usinagem – DEMEC/UFPR:
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EMAN-7013 – USINAGEM ASSISTIDA POR COMPUTADOR Infraestrutura do Laboratório de Usinagem – DEMEC/UFPR:
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Planejamento de processos
&
Planejamento da usinagem
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Histórico
• Os temas se confundem, pois a usinagem é um processo de fabricação
• Processos de usinagem são caracterizados por sua elevada flexibilidade e, por isso, possuem um fluxo de informação bem complexo o que demanda investimento em técnicas computacionais para sua sistematização, automação e integração.
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Planejamento de processos dentro do ciclo de vida de um produto
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O fluxo de informação não é unidirecional e nem é sequencial
ELE É BEM MAIS CAÓTICO...
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UMA IDEIA APROXIMADA DE COMO ELE OCORRE EM UM SISTEMA DE MANUFATURA
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NECESSIDADES DO
CLIENTE
CONCEPÇÃO DO PRODUTO OU
SERVIÇO
MARKETING/VENDAS
PLANEJAMENTO DE
PROCESSOS
PLANEJAMENTO E CONTROLE
DA PRODUÇÃO
COMPRAS
MRP
PRODUÇÃO
DISTRIBUIÇÃO
CONTROLE DA QUALIDADE
Fonte: Zhang e Alting, 1994
SISTEMA DE MANUFATURA
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CRITÉRIO SISTEMA DE MANUFATURA
Produção em massa Produção em lotes Produção sob
encomenda
Diversificação dos
produtos
Nula Média/alta Alta
Grau de automação Elevado Elevada/média Baixo
Flexibilidade dos
equipamentos
Baixa Média/alta Alta
Especialização da mão-
de-obra
Alta Média/alta generalista
COMPARAÇÃO DOS SISTEMAS DE MANUFATURA
NECESSIDADE DE PLANEJAMENTO??
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Componente já existente
Componente Novo
Recuperação e ajuste do plano
Folha de processos
Classificação e codificação
Planejamento Variante
Planejamento Generativo
TG
SE
CAPP – Computer-Aided Process Planning
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FOLHA DE PROCESSOS
* Deve conter informações suficientes para execução do processo; emissão de ordens de serviços; cálculo dos tempo e do custo de cada operação; identificação de gargalos e
outros dados necessários ao PCP.
OBS.: o termo folha tem origem na “folha de papel”, mas atualmente, o plano de processo é processado e armazenado em um meio digital.
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AÇÕESNO CONTEXTO DO
PLANEJAMENTO, AÇÃO
SIGNIFICA COMO MUDAR
DE ESTADO
AÇÃO EFEITO
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
APLICAÇÃO DE RECURSOS HUMANOS, MATERIAIS E ENERGÉTICOS
PARA TRANSFORMAR UM PRODUTO DE UM ESTADO BRUTO
PARA UM ESTADO ACABADO
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FLUXO DE INFORMAÇÕES
MODELO DO COMPONENTE: GEOMETRIA;
REQUISITOS TECNOLÓGICOS E ECONÔMICOS
PLANEJAMENTO
PROCESSOS: *MECÂNICOS
*METALÚRGICOS *OUTROS
PLANO DE PROCESSOS TAMBÉM DENOMINADO ROTEIRO
OU FOLHA DE PROCESSOS
Descrição de como fazer
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NÍVEL DE AUTOMAÇÃO DO PLANEJAMENTO
Desenho impresso Planejador
Processos
PLANEJAMENTO MANUAL
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NÍVEL DE AUTOMAÇÃO DO PLANEJAMENTO
Modelo digital Planejador
Processos
PLANEJAMENTO AUXILIADO POR COMPUTADOR (CAPP)
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NÍVEL DE AUTOMAÇÃO DO PLANEJAMENTO
Modelo digital Planejador
Processos
PLANEJAMENTO AUTOMÁTICO
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NÍVEL DE AUTOMAÇÃO DO PLANEJAMENTO “estado da arte”
EXEMPLO DA APLICAÇÃO DA TECNOLOGIA CAD-CAM
CAPP
CNC
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PROBLEMAS AINDA NÃO RESOLVIDOS
Modelo incompleto: geometria & inf. Tecnológicas (demanda a entrada de informações complementares)
Seleção e encadeamento dos processos (não existem sistemas para o macroplanejamento)
Seleção e encadeamento das operações (estágio bem avançado com a utilização de features)
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PLANEJAMENTO DE PROCESSOS
Modelo do componente (inf. geométricas, tecnológicas e quantidade)
Seleção e encadeamento dos processos
macroplanejamento
Seleção das máquinas para cada processo
Seleção e encadeamento das operações em cada máquina
Seleção das ferramentas,e dispositivos de fixação e condições operacionais para
cada operação
microplanejamento
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MODELAGEM DOS PROCESSOS
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MICROPLANEJAMENTO – DETALHAMENTO DAS OPERAÇÕES (processos de usinagem)
DISPOSITIVOS SELEÇÃO/PROJETO
FERRAMENTAS SELEÇÃO/PROJETO
CONDIÇÕES DE CORTE {Vc;f;ap} e AMBIENTE
TEMPO E CUSTO DA OPERAÇÃO
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DISPOSITIVOS PARA LOCALIZAÇÃO E FIXAÇÃO
FUNÇÕES
GARANTIR REPETIBILIDADE/ REPRODUTIBILIDADE DA OPERAÇÃO
REDUZIR O TEMPO DE CARGA-DESCARGA
GARANTIR UMA CONDIÇÃO DE VISIBILIDADE MÁXIMA (aumentar a flexibilidade de projeto da máquina)
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REQUISITOS (ESTRUTURA)
RIGIDEZ ESTÁTICA E DINÂMICA ELEVADAS
GARANTIR O PRINCÍPIO 3-2-1 DE LOCALIZAÇÃO
ESPAÇO PARA EVACUAÇÃO DE CAVACOS, SAÍDA DE FERRAMENTAS
E FLUIDOS
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FIXAÇÃO X LOCALIZAÇÃO
FIXAÇÃO + LOCALIZAÇÃO: DISPOSITIVOS DE FIXAÇÃO
LOCALIZAÇÃO: GABARITOS
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FIXAÇÃO
PODE SER FEITA DIRETAMENTE NA MESA DA MÁQUINA OU NA BASE DO DISPOSITIVO.
AS MESAS POSSUEM RASGOS “T” QUE FACILITAM A FIXAÇÃO.
AS TENSÕES DE FIXAÇÃO DEVEM SER MINIMIZADAS PARA EVITAR DEFORMAÇÕES ELÁSTICAS NA PEÇA QUE COMPROMETAM AS TOLERÂNCIAS.
AS FORÇAS DE FIXAÇÃO DEVEM DIRIGIR A PEÇA CONTRA OS PONTOS DE LOCALIZAÇÃO.
F
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LOCALIZAÇÃO
PRINCÍPIO 3-2-1 – ALINHAR A PEÇA EM TRÊS PLANOS PERPENDICULARES.
APLICA-SE ÀS PEÇAS QUE POSSUEM SUPERFÍCIES PLANAS.
GERALMENTE ADOTADO NAS OPERAÇÕES DE FRESAMENTO, FURAÇÃO, RETIFICAÇÃO PLANA, MANDRILAMENTO, ...
SUPERFÍCIES DE REVOLUÇÃO SÃO LOCALIZADAS PELO ALINHAMENTO DO EIXO DE REVOLUÇÃO (DIRETRIZ). Ex.: placas autocentrantes ou blocos “V”.
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CLASSIFICAÇÃO DOS DISPOSITIVOS
UNIVERSAIS:
•Geralmente acompanham a máquina.
•Podem ser empregados na fixação/localização de vários tipos de peças.
•Ex: morsas; placas de três e quatro castanhas; pinças; divisores; grampos; mesas eletromagnéticas...
ESPECIAIS:
•Exigem projeto e fabricação dedicada.
•Na maioria das vezes são concebidos para um tipo de peça ou família.
MODULARES:
*combinação de grampos e localizadores sobre uma plataforma com furos lisos e roscados
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TÉCNICAS DE FIXAÇÃO/LOCALIZAÇÃO
(alguns exemplos...)
Dispositivos modulares
Link: http://www.carrlane.com/Catalog/index.cfm/
http://www.2linc.com/Pallet_Vise_workholding.htm
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DISPOSITIVO ESPECIAL
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Reference Free Part Encapsulation (RFPE)
Fonte: Sanjay Sarma
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Fixação com material de sacrifício
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Primeira fixação: dispositivo universal
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Segunda fixação: pelo próprio material com auxílio de cola