1 Furos

A furacao de pecas e uma atividade bastante importante no projeto de pro-duto. Os furos sao detalhes geometricos com funcoes especıficas dentro de umproduto. Uma destas funcoes e criar o interelacionamento entre pecas na con-cepcao de produtos e bastante usada como referencia entre elas em operacoesde montagens. Ele tambem aparece como um elemento importante no pro-cesso de manufatura quando presente nas pecas que serao fabricadas. Porisso, que muito do detalhamento de pecas e feito atraves da “feature” furo.Ele e um elemento essencial no projeto e tem varias funcoes e finalidades,tais como:

• serve para fixacao de pecas;

• e um elemento de alocacao de outros elementos;

• serve de passagem para fios e canalizacoes;

• pode ser usado como elemento de refrigeracao;

• pode ser criado para diminuir peso;

• e outras aplicacoes.

Os sistemas CAE/CAD/CAM oferecem uma ferramenta especıfica paracriacao de furacoes, dado a importancia desta“feature” no projeto e manu-fatura. Como ja foi visto anteriormente, na introducao ao modelamento depecas, furos podem ser criado por um operador extrusao. Toda vez que numperfil parametrizado aparece uma forma circular interna, o sistema interpretacom uma regiao de remocao de material, ao ser usado o operador de extrusaoou revolucao e assim define um furo ou um canal de seccao circular, no casode revolucao. E importante observar que furos criados com o operador ex-trusao nao sao adequados quando se deseja reusar informacao informacoesde furos em outras aplicacoes relacionada ao uso e fabricacao da peca.

Desta forma, todo sistema CAE/CAD/CAM disponibiliza uma ferra-menta personalizada para criacao da “feature” furo. Como ja foi dito toda“feature” precisa ser referenciada em relacao ao sistema de coordenadas daorigem da peca. Assim, alem de propriedades intrısecas ao detalhe furo serapreciso estabelecer referencias geometricas para sua criacao. Estas referenciaspode ser classificadas em:

• um plano de referencia ou mesmo uma face plana da peca;

• referencias de posicionamento do furo no plano de referencia.

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E bom lembrar que este e um operador que so estara disponıvel, se algumaforma basica, uma forma solida, ja tiver sido criada.

De uma forma geral, os sistemas CAE/CAD/CAM habilitam dois metodospara criar furos, definindo desta forma tambem os tipos de furos: furosretos simples ou padrozinada e furos perfilados. A maioria de sistemasCAE/CAD/CAM ja vem com tabelas de furacoes padronizadas, ja que nor-malmente a definicao de furacoes devem seguir algum tipo de norma. Afuracao reta consiste na extracao de material na forma cilindrica e perpendi-cular ao plano de alocacao do furo. Ja a furacao baseada em perfil parame-trizado (“sketched”), o perfil vai definir como devera ser a forma do furo aolongo da profundidade do furo. A furacao padronizada e definida a partir deuma tabela de parafusos, definida por normas tecnicas.

O operador de criacao de furos espera um conjunto de referencias geometricas,para que a “feature” furo seja bem definida. Para isso, e preciso escolher olugar (face ou plano), onde a entidade furo sera criada, e posiciona-lo ade-quadamente nesta face. Este posicionamento define o tipo de sistema decoordenadas local da “feature” em relacao ao sistema de coordenadas de mo-delamento. Geralmente existe varias formas de apontadar referencias paraposicionar o furo.

Similarmente aos operadores descrito anteriormente o ambiente de criacaode furos tem o seus elementos captura de informacao geometrica, dados ereferencias mostrados na Figura 1.

Figura 1: Ambiente de definicao da “feature” furo.

O ambiente de criacao de furos e composto pelos seguintes componentes:

• as abas:

– de posicionamento do furo na peca(“placement”);

– de definicao de formas (“shape”);

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– de anotacoes de furos e

– de propriedades.

• ambiente de coleta de informacao:

– tipo de furo;

– diametro e

– profunidade.

Para cada combinacoes de escolha, opcoes adicionais aparecerao para definirpropriedades do furo, configurando as mais variadas formas de dinicao desta“feature” no projeto e manufatura de produtos.

O posicionamento do furo e definido atraves da aba “placement”. Ali, edefinido como o furo que deve ser alocado no modelo solido. Duas opcoesestao disponıveis: uma referencia primaria, indicando o plano ou a referenciaonde o furo sera alojado e as referencias secundarias que definem como o furosera posicionado na referencia primaria. Ainda, na opcao referencia primaria( “Primary reference”) e preciso definir o tipo de relacao que o furo tem com aentidade primaria em que ele esta alocado. Na verdade, este relacionamentodetermina o sistema de coordenadas que vai ser usado para posicionar a“feature”. Este tipo de relacionamento, sempre, pode ser redefinido, quandonecessario. Um furo pode ter quatro opcoes de posicionamento:

• Linear

• Radial

• Diametral

• Coaxial

sendo tres destes tipos sao mostrado na Figura 2, a seguir.

Figura 2: Elemento de referencia do modo de alocacao de furos: linear, radiale coaxial

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Para cada uma das opcoes de posicionamento do detalhe da peca, doisparametros de posicionamento precisa ser definido o detalhe esteja totalmenteparametrizado. No caso linear, estes parametros referem-se as coordenadasx e y de um sistema de coordenadas Cartesianas. Ja as opcoes Radial ouDiametral, o sistema espera que a posicao do furo seja definido num sistemade coordenadas polares. As variaveis de posicionamento sao parametros queservirao mais adiante para a modificacao do modelo, bem como referencia naconstrucao de estruturas de repeticao, como as matrizes lineares ou circularde detalhes (“features”) no plano de posicionameto.

1.1 Posicionando furos com o modo linear

A “feature” furo simples com a opcao linear necessita de quatro referenciaspara definı-la. Duas delas estao relacionadas a propria definicao do furo, quesao o diametro e sua profundidade. As outras duas estao associadas ao posi-cionamento do furo no plano de referencia que recebe o furo. A especificacaoda profundidade define o tipo de furo a ser criado. Furos podem ser definidoscomo cegos ou passantes. O controle da profundidade pode ser feito por umadistancia, ou ainda ser usado uma referencia geometrica (um plano ou umaface) para definı-la. No caso de furos cegos este valor tem que ser especifi-cado nominalmente, e no caso de furos passantes deve ser especificado umareferencia adicional definida por um plano ou uma referencia de atracagem dofinal do furo. Este plano pode ser uma face proxima (“the next face or datumplane”) ou plano mais distante, mas que tera de ser especificado na definicaoda profundidade em si. Na figura 3 abaixo e mostrada os elementos defini-dores de um furo linear. As referencias ligadas ao posicionamento do furo na

Figura 3: Elementos de referencia de um furo linear

referencia primaria apontada no objeto geometrico solido vai definir o tipo desistema de referencia que vai ser posicionado. Assim sendo, no caso de posici-onamento linear pode ser considerado que o furo esta sendo posicionado num

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sistema de coordenadas Cartesianas. Significa que as coordenadas (x, y) daposicao do furo seja dada. Elas vao ser referenciadas a dois planos perndicu-lares a referencia primaria, ou duas arestas paralelas a referencia primaria. Eimportante ressaltar que as medidas de posicionamento do furo serao futura-mente usados como referencia no detalhamento de folhas de engenharia, e noprocesso de documentacao de projeto para a fabricacao. Daı, a importanciade usar os princıpios de cotas na definicao destes detalhes geometricos paraa construcao da “feature” furo. As entidades de referencia para o furo retosimples sao coletadas tambem na aba de definicao de posicionamento (“pla-cement”) de furos. Na opcao referencias secundaria (“secondary references”)pode ser especificado os planos ou arestas de referencias em relacao as quaisa posicao do furo sera medida. Cada cada referencia poder qualificada comoalinhada, significa que o furo sera ancorado na aresta ou face ou plano de re-ferencia, ou como um deslocada (“offset”), significando ser necessario definiruma medida em relacao a referencia indicada.

Na figura 4 abaixo e mostrada os elementos definidores de um furo linear.

Figura 4: Elementos de referencia secundaria de um furo linear

Furos lineares sao colocados em pecas que possuem lados lineares e saoposicionados frequentemente em relacao a planos de referencia e faces domodelo solido. Podem ser usados tambem para a colocacao de furos emsuperfıcies de modelos solidos cilındricos e conicos.

1.2 Posicionando furos radialmente

Da mesma forma que furos lineares, os furos simples alocados radialmentetambem necessitam definir quatro entidades: diametro, profundidade e maisduas referencias de posicionamento. O posicionamento de furo no modo ra-dial pode ser associado a criacao de um sistema de coordenadas polar, alocadono plano definido pela referencia primaria. Neste caso, o posicionamento do

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furo sera dado por um raio, relativo a um circulo que ancora o furo, em umangulo de posicionamento do furo. O raio definidor do cırculo sera sempreposicionado em relacao a um eixo de referencia que define a origem do sis-tema de coordenadas. E o angulo sera determinado por um plano ou face dereferencia, ortogonal ao plano primario. Isso pode ser visto na figura 5.

Figura 5: Elementos de referencia secundaria de um furo linear

Furos radiais sao usados mais comumente em elementos faces planas desolidos cilındricos ou conicos. Sao usados em projeto quando se quer umarepeticao da furacao numa forma circular, para fixacao de tampas ou rodase assim por diante.

Uma variacao do modo de colocacao de furos radial e posiciona-lo nomodo diametral. O princıpio de sistema de coordenadas e o mesmo do sistemaradial. Mas, neste caso o furo pode ser referenciado em torno de um diametrode referencia. Tambem neste tipo de posicionamento usa-se um eixo a partirdo qual se define a dimensao linear e angular da posicao do furo. Este tipode colocacao de furo deve ser usado se uma superfıcie plana ou um plano dereferencia foi usada com referencia primaria de posicionamento do furo. Estetipo de posicionamento de furo pode ser observado na figura 6.

Figura 6: Elementos de referencia secundaria de um furo diametral

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1.3 Posicionando furos com o modo coaxial

Este e o modo mais simples de criacao de furos. Ele e usado para simplificara colocacao de furos, principalmente quando se quer que ele esteja alinhadoaos eixos de elementos geometricos cilındricos ou conicos. A colocacao destetipo de furo e tambem numa superfıcie plana como referencia primaria e umeixo de referencia como a referencia secundaria, normalmente o mesmo eixoda forma geometrica que o ancora. Os elementos de definicao de um furocoaxial e mostrado na figura 7.

Figura 7: Elementos de referencia secundaria de um furo linear

1.4 Outras propriedades importantes na criacao de fu-ros

Na apresentacao do furo como um elemento de detalhe geometrico de cons-trucao de uma peca foi levado em conta somente que teria uma forma simples.No entanto, e preciso ressalvar que outros detalhes intrınseco ao furo deve serlevado em conta. Furos podem ser passantes ou cegos, simples, rebaixados,escareados e com roscas. Todas as definicoes acima implicam na necessidadede especificar dados de projeto adicionais. Contudo, este detalhes normal-mente estao associados ao proposito do detalhe furo no projeto (intencao deprojeto na criacao da feature). Furos rebaixados ou escareados sao usadospara receberem determinados tipos de parafusos e darem um acabamentomelhor na fixacao da peca em montagens. Do mesmo modo, a furacao comrosca implica que na forma de fixacao da peca, isto e, a montagem vai receberuma peca agregada a geometria em que o furo roscado foi definido.

Todos estes elementos quando detalhados estao submetidos a norma es-pecıfica. Normalmente, deve seguir uma especificacao norma tecnica especia-lizada para definir o tamanho do furo e os detalhes de rebaixos, escareamento,bem como o tipo de rosca. Em projetos seguindo as normas internacionais

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as dimensoes de furos devem a norma ISO ou ABNT NB 97, que especificaos tamanhos de parafusos e suas serializacoes.

Da mesma forma ser for preciso especificar a roscas, estas devem serassociada a normalizacoes usadas na industria. Por exemplo, no sistemaingles, roscas especiais recebem o sımbolos UNF(serie fina) e UNC (seriegrossa). Quando esta simbologia aparece, o sistema de modelamento usouas medidas em polegadas. E bom prestar atencao ao tipo de normalizacaoque foi usado por um produto para na misturar normas ou especificacoesdiferentes. A padronizacao facilita a reusabilidade da peca e produtos.

As roscas quando definidas no sistema metrico sao especificadas atravesdo passo em mm (passo e a distancia linear entre dois fios de rosca) e no sis-tema ingles em polegadas, dado pelo numero de fios por polegada (o numerode cristas de roscas contados em uma polegada na direcao longitudinal doparafuso ou furo). Na figura 8 sao mostrados os principais elementos de umarosca. Por exemplo, uma furo ou parafuso com rosca especificada no sistema

Figura 8: Elementos de referencia secundaria de um furo linear

ingles (5/8 − 18UNC), indica que o diametro maior tera 5/8” e o passo darosca e dado com 18 fios por polegada. Ja, no sistema metrico, uma roscadefinida como (M12x1.75) significa que ela tera um diametro maior de 12mme um passo de 1.75mm.

Embora, estes elementos estao definidos na Figura 8 para um eixo, osvalores similares valem para a definicao de furos roscados. Rosca sao assuntosimportantes na construcao de maquinas e uma literatura auxiliar deve sersempre consultada. (Procure por livros de Elementos de Maquinas).

A internete e uma fonte bastante rica de definicoes e tabelas sobre roscas.Nas equencia sao apresentadas referencias interessantes sobre roscas podemser vistas em:

• http://www.internationalcockpitclub.org.uk/articles/article threads.htm

• http://www.efunda.com/DesignStandards/screws/unified.cfm

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• http://www.zytrax.com/tech/mech/threads.htm

1.5 Forma das roscas de parafusos

O perfil mais comum que define a forma de roscas em parafusos e furose o V (ve) simetrico (ou simplesmente perfil V). O angulo do perfil e de60 graus entre suas arestas. Esta forma e definida na norma ISO/Metricae denominada de UNC “Unified Screw Thread” (UN, UNC, UNF, UNRC,UNRF).

A vantagem de trabalhar com roscas simetricas e a sua facilidade defabricacao e controle de qualidade, quando comparada com as propostas deformas nao simetricas. Roscas sao aplicadas a detalhamento de fixacao.

Outras roscas simetricas sao os padroes Whitworth e a Acme. A roscaWhitworth e definida para a definicao de roscas no padrao Ingles. A formade rosca Acme e aplicada para movimentos translacional de maquinas e fer-ramentas onde grandes cargas precisam ser transmitidas com o parafuso emquestao. Pode ser econtrada formas quadradas de roscas, principalmente emmaquinas ferramentas, mas sao mais difıcil de fabricar.

O tamanho basico e denominado de tamanho nominal, cuja toleranciade fabricacao e aplicada para determinar o maximo e o mınimo tamanho dematerial.

Figura 9: Elementos de basicos de definicao de roscas.

Roscas sao classificadas em classes. Estas classes definem diferentes quan-tidades de tolerancias na fabricacao de parafusos ou furos roscados. As classes1A, 2A, 3A aplica-se a parafusos e as classes 1B, 2B, 3B sao aplicadas a ros-cas internas (furos roscados). As normas definem diferentes tolerancias para

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as diferentes classes que devem ser observadas ao usar roscas para parafusose furos.

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