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COTAÇÃO FUNCIONAL EM

PROJETOS E PROCESSOS

Controle de Qualidade

3º TMN

ETEFP

Prof. David

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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

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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 vice-

versa, 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.

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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

a b

c f1

resultante

superfícies terminais

superfície de ligação

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.

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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 = 50 +20 - c

c = 50 + 20-8,2

c = 61,2 ± 0,05

Exemplo de um conjunto montado:

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folga: f

ponto de saida

-f-40-15-80-15-40-25+230-10=0

-40-15-80-15-40-25+230-10=f

±0,4 ±0,2 ±0,1 ±0,1 ±0,1 ±0,2 ±0,2 ±0,1

f=230-10-25-40-15-80-15-40

somam-se as tolerâncias

±1,4

f= 5

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.

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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.

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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.

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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.

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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.

op. máq.toler.

u s i n a g e m

basedimens. toler.

-sm-a+b-c=0

sobremetal

resultante

10

torno

10

10

50

10

dimensão

dim. acabada

dim. acabadatorno

torno

torno

retif.

a

b

c

Equação da cotação funcional:

sm=b-a-c => sm=50-20-29,8 =>

sm=0,2±0,15(somam-se as tolerâncias)

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: 04/1964

- 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/1995

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Prof. David Pereira dos Santos

Maio/2002