Projeto Preliminar e Montagens -...

Projeto Preliminar e Montagens


Altamir Dias

1DEPTO. DE ENGENHARIA MECANICAUniversidade Federal de Santa Catarina

CURSO DE GRADUACAO EM ENGENHARIA MECANICACURSO DE GRADUACAO EM ENGENHARIA DE

CONTROLE E AUTOMACAO

Dias, A. Introducao ao Projeto APC


1 Projeto Preliminar e MontagensIntroducaoProcesso de projeto produto-peca (”top-down”)Definicao de estrutura de produtoEsbocos de produtos e montagens



IntroducaoProcesso de projeto produto-peca (”top-down”)Definicao de estrutura de produtoEsbocos de produtos e montagens

Consideracoes gerais

O processo de aprendizagem envolve olhar e entender umprojeto como um todo, tendo a compreensao dos conceitosbasicos da metodologia de projeto.

A metodologia de projeto serve para estabelecerorganizadamente:

a captura e registro de informacoes de projetoas formas de captar as intencoes de projeto;as mudancas desejadas pela equipe de projeto.

Ate agora foram registradas:

as definicoes e justificativas para o produto ou sistemaas informacoes que possam ser usados em todas as fases dociclo de vida.as solucoes mais adequadas para concretizar as tarefas ouproblemas de projeto.





Uma questao: como materializar as concepcoes propostas nasfases iniciais do processo de projeto?

E na fase de projeto preliminar que a concretizacao de formase ocupacao espacial do produto ou sistema fica mais evidente.

define-se o modo de interacao das pecas e componentes nacomposicao final do produto em desenvolvimentoencorpa-se as ideias atraves de geometrias, interacoes decomponentes, construcao e testes de prototipos, etc..o produto ou sistema e modelado geometricamente, avaliado etestado no todo ou parcialmente.

sao usadas, aqui, varias tecnicas usuais de representacao deprojeto, cada uma estabelecendo uma forma de visualizacao,analise e composicao do produto em si





na fase de projeto preliminar sao evidenciadas algumasatividades, dentre as quais destacam-se:

a definicao geometrica da estrutura do produto,o entendimento melhor da estrutura de informacao do produto,onde o relacionamento de dados possa ser compartilhado,atraves da propria hierarquia do produto,a utilizacao compartilhada de informacoes crıtica de projeto,a definicao melhorada da captura de interacoes entre oscomponentes individuais, estabelecendo como eles vao agirentre si, do ponto de vista de:

interacoes estaticas;interacoes de movimento;comportamento dinamico;resistencia mecanica;tipo de material;estabilidade estrutural;etc.





A materializacao geometrica do produto deve ser umaconcretizacao da estrutura funcional do produto, componentese pecas, atraves de processos de analise e montagens.

A estrutura de montagem do produto deve repercutir aquiloque foi descrita na estrutura funcional e realizando osprincıpios de solucoes usados para definir o produto em si.A estrutura de montagem do produto pode ser feita de duasmaneiras distintas:

gerar a geometria a partir do todo para chegar nas partes(pecas)ou gerar a partir das unidades individuais (as partes) paraformar o todo.

Estes dois procedimentos ou metodos definem as estruturasde montagens nos sistema CAE/CAD/CAM e podem serchamados como:





processo de projeto produto-peca (do ingles “top-down”);processo de projeto peca-produto (do ingles “bottom-up”).

o processo de projeto produto-peca, (Figura 1), enfatiza como seda a hierarquia e o fluxo de informacao entre os componentes doproduto, nos sistema CAE/CAD/CAM.

Figura: O modelo hierarquico do processo de projeto produto-peca.





O processo de projeto peca-produto enfatiza uma estruturahierarquica e de informacao, focado nas pecas (Figura 2).

Figura: O modelo hierarquico do processo de projeto peca-produto.




Processo de projeto produto-peca

Produto-peca

O processo de projeto produto-peca (“top-down”) e concebidodentro dos princıpios basicos que norteiam as metodologias deprojetos.

parte-se do princıpio que projetar um produto significaprimeiro especificar:

criterios, requisitos e restricoes e

ir repassando estas informacoes para os nıveis mais baixo daestrutura do produto.

Procura-se integrar e gerenciar todos os fatores que possam afetaros demais subsistemas que compoem o produto, e controla-los deforma que otimize as informacoes necessarias para a modelagem eassim, reduza os riscos de erros no produto final.





Produto-peca

O metodo de projeto produto-peca pode ser simplificadamenteposto como uma sequencia de execucao de cinco tarefas principais:

1 Planejamento antecipado do produto ou sistema,

2 criacao da estrutura do produto,

3 compartilhamento de informacao crıtica de projeto,

4 compartilhamento da informacao atraves da hierarquia doproduto

5 e captura da interacoes entre os componentes individuais.





Produto-peca

O metodo de projeto produto-peca busca estabelecer algumasvantagens quando incorporadas a um sistema CAE/CAD/CAM,visando:

A integracao do conceito de montagem;

a identificacao de elementos estaticos e moveis;

o controle de movimentos de partes moveis e mecanismos;

tornar o processo de gerenciamento de projeto mais flexıvel;

melhorar o gerenciamento de grandes montagens;

organizar sistemicamente projetos complexos;





Formas de criacao de informacao no projeto preliminar

Criacao da estrutura do produto: o projetista desenvolve aestrutura do produto ou sistema a partir do projeto funcional,como uma lista de componentes e seus relacionamentosdentro da montagem;

Definicao do esboco de montagem: e uma forma de definir“layout” do produto ou sistema, ja no espaco 3D, contendoinformacoes que possam ser repassadas para os demais nıveisdo produto.





Criacao da estrutura do produto

Captura-se os modulos e os subsistemas necessarios para aconcretizacao geometrica do produto e que satisfacam osrequisitos definidos na intencao de projeto, olhando para aestrutura funcional;

Define-se uma arvore de montagem associada aos espacosgeometricos necessarios para os componentes do produto ousistema;

as funcoes parciais sao modulos ou subsistemas que realizamas funcoes parciais e/ou a funcao global;as funcoes elementares nas arvores funcionais do produto, saocomponentes e pecas.





Criacao da estrutura do produto

Exemplo de uma arvore de montagem associada aos espacosgeometricos para os componentes de um aparelho de som.

(a) Arvore (b) Esbocos





Esboco de montagem

O esboco de montagem e uma forma de definir “layout” doproduto, ja no espaco 3D.

cria-se uma estrutura esqueletica do produto para representarinformacao entre os subsistemas e atuar com um meio decontrolar referencias (ou interacoes) entre estes subsistemas;





Esboco de montagem

O esboco de montagem serve para alguns propositos:

definicao de forma,

o ajuste entre subsistemas e

definicao da funcao do componente na montagem.

evidencia o estabelecimento de criterios e espacos queprecisam ser satisfeitos.

requisicao de espacos - associado a forma e ajustes entresubsistemas;definicao de interfaces componentes/componentes - ajustesentre subsistemas;representacao de partes moveis - funcao do componente.




Estrutura de produto e esbocos de montagens

Vantagens

todos os componentes sao montados consistentemente com”features”e restricoes de montagens similares;

a estrutura do produto e claramente conhecida a todos osprojetistas que trabalharao no seu desenvolvimento, mesmo seeles nao conhecem a forma final do produto;

a estrutura do produto pode ser criada e controlada pelogerente de projeto, antes e durante o desenvolvimento doprojeto do produto;

a distribuicao de tarefas pode ser definida mais eficientementeentre as equipes de desenvolvimento e projetistas.




Estrutura de produto e esbocos de montagens

Vantagens

Os projetistas podem concentrar mais seus esforcos na criacaodo seu sub-projeto do que imaginar o todo. Eles podemmodelar componentes individuais sem ter que se preocuparcom a estrutura do produto como um todo.

Muito da informacao nao-geometrica que define todo oprojeto pode ser comunicado na estrutura do produto maiscedo no processo de projeto sem ter criado qualquergeometria detalhada.

Parametros de projeto, tais como descricoes, numero da peca,tipo de peca, nome do projetista, e outros identificadores deprojeto podem ser adicionados a estrutura do produto emqualquer tempo do desenvolvimento.




Estrutura de produto

Relembrando conceitos

No projeto conceitual delibera-se teoricamente a estrutura doproduto, atraves da estrutura funcional;

Atraves de funcoes necessarias ao cumprimento de suadefinicao, produto foi sendo hierarquicamente definido

Ao buscar os princıpios de solucoes para as funcoes, o produtofoi tomando forma fısica na mente da equipe de projeto;

e as interacoes entre as funcoes e suas solucoes sao aıtambem, corporificadas.




Estrutura de produto

Relembrando conceitos

o projetista usualmente pensa a estrutura de um produtocomo uma lista de componentes e seus relacionamentosdentro da montagem;

as funcoes elementares nas arvores funcionais do produto,componentes e pecas devem definir os modulos necessariospara a forma geometrica do produto;

Os subsistemas sao criados para satisfazer os requisitosdefinidos na intencao de projeto

O projetista usando sistema CAE/CAD/CAM usa estasinformacoes para fazer o interrelacionamento entre estruturafuncional e a estrutura do produto usando esboco demontagem.




Modelando a estrutura do produto no Pro/E

Metodos de criacao de componentes

Os componentes da estrutura do produto pela opcao noambiente de montagem “Component” > “Create”;

As estrutura basica de informacoes e criada usando a copia deuma peca base, chamada de “peca de partida”.

Esta peca e definida a partir da configuracao de informacoesbasicas de referencias que vao ser usadas no projeto.Ela define um padrao inicial (“default”) para a criacao degeometria de “features”.Na “peca de partida” sao definidos os parametros, os planos,eixos e sistemas de referencia, as camadas e vistas que vao serusadas para gerenciar a montagens






No Pro/E a criacao de um componente e dada usando menude cascata Insert, acessado via barra de ferramentas principal

usando a opcao “Assembly” e pelos sub-menu“Component” > “Create”.

Ou ainda, ıcones de criacao de componentes sao adicionadosa interface de gerenciamento de montagens. Este botao,aparece junto com o conjunto de botoes de criacao de“features”, na interface de montagens.





Figura: Estrutura de menu e botoes para adicao de componentes namontagem.






A criacao de esboco de montagens e dado pela selecao daopcao “Component” e depois “Create”.

A caixa de dialogo de insercao do componente aparece comvarias opcoes:

“Part”: pecas individuais associadas diretamente a funcaoglobal;“Subassembly”: conjuntos ou componentes associados asfuncoes parciais;“Skeleton Model”: esbocos de produtos - usado para repassede informacoes ao longo da estrutura do produto e“Bulk Item”: em geral, elementos de projeto que nao tem umforma geometrica a priori.






Figura: Criacao de componente usando o Pro/Engineer.






Figura: Metodos de criacao de componentes no Pro/Engineer.Dias, A. Introducao ao Projeto APC





No artigo Aulas Praticas sao abordados cada um destesmodos de criacao mais detalhadamente;

Usando a estrutura funcional no projeto conceitual, crieuma estrutura de produto usando o Pro/E, para o seuprojeto na disciplina;

Explore cada opcao de criacao de componentes na arvore dedefinicao do produto.




Esbocos de produtos e montagens

Os esbocos de modelos servem para uma variedades de fins, taiscomo: definir melhor as formas, os posicionamentos e as funcoesda montagem.

Lembrando que no projeto de produto e nas montagens,algumas atividades precisam ser avaliadas:

requisicao de espacos - associado a definicao de formas e doespacos necessarios para os encaixes entre os elementos;definicao de interfaces entre os componentes;e a representacao de mecanismos.





Propriedades dos esbocos

Os esbocos de montagem sao sempre os primeiroscomponentes na montagem.

Um produto e uma montagem deveria conter um unicoesboco, no ambiente de modelamento geometrico e degerenciamento de montagens. Alguns sistemasCAE/CAD/CAM permitem trabalhar com esbocos multiplos,mas deve ser a pratica de projeto, pois eles podem tornar oprocesso de manutencao do projeto mais difıcil.

Os esbocos assumem um nome “default” baseado no nome doarquivo do produto, representado pelo arquivo aberto noaplicativo de montagens. Por exemplo, no produto aparelhode som, qual ele foi criado (aparelhodesom v01 skel.prt).






Sempre e importante que a equipe de projeto crie umaestrutura de nomes apropriada, com significados para aengenharia.

Os esbocos de montagem sao excluıdos da montagem nocalculo das propriedades da pecas e subconjuntos, mesmo seforam criados a partir de ”features”solidas.

Estes modelos tambem sao excluıdos do relatorio de lista depecas, tanto na montagem bem como nas folhas deengenharia.

Tambem sao excluıdos do relatorio de material do parasistemas de Gestao de Processo de Projeto, tais como oPro/PDM.






Os modelos de esbocos de montagens podem ser filtrados naarvores de montagem, quando se quer observar somente ageometria do modelo.

E por ultimo, estes modelos nao sao interceptados pela”features”no nıvel da montagem, ao precisar adicionar umdetalhe na peca, como executar um furo ou corte, porexemplo.





Formas de organizacao de informacao em esbocos:

Geometrias mestres: referencia-se as informacoes crıticas deprojeto, atraves da ferramenta de geometrias mestres (MasterGeometry);

copias de informacao de projeto: referencia-se as informacaocrıticas de projeto por copia e compartilhamento degeometrias durante a definicao da estrutura de produto(Copied Geometry)




Publicar e copiar geometria

Geometria publicada

Os criterios de projeto sao compartilhados usando ageometrias publicas/publicadas

As “features” “Publish Geometry” e “Copy Geometry”estabelecem um mecanismo flexıvel e robusto para comunicargeometria, atraves de toda a montagem, incluindo superfıcies,curvas, arestas e entidades de referencias.A dependencia da geometria copiada de sua ”feature”pai podeser ligada ou desligada, permitindo controlar sua propagacao.A informacao sobre o estado (“status”) desta ”feature”podeser sempre controlada ao nıvel da arvore do modelo.




Publicar e copiar geometria

Geometria publicada

Usa-se a ferramenta Insert > SharedData > PublishGeometry

A geometria criada com estes comandos e sempre atualizada,toda vez que um referencia pai esta na seccao.Quando a referencia pai nao esta na seccao, a geometria desta”feature”ficara congelada, permitindo modificacao eredefinicao de qualquer ”feature”que dependa dela.


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