Olá GD&T - A Empresa-Cursos-Livros

Motor

Bons produtos começam por bons projetos

Desenvolver produtos melhores e mais baratos do que os concorrentes é vital. O objetivo é fazer certo na primeira vez. A rapidez também conta porque é preciso chegar ao mercado em primeiro lugar.

Bons projetos reduzem o custo e garantem qualidade. Não se espera o produto entrar em produção para pensar em qualidade. Deve-se garantir ZERO defeito no desenvolvimento dos novos produtos.

Bons produtos não são obra do acaso. Para desenvolvê-los é preciso usar as tecnologias QFD, Cotagem Funcional, GD&T, Simulação Monte Carlo e Elementos Finitos.

Bons produtos são consequências de bons projetos, que por sua vez, sob o ponto de vista dimensional, são consequências de boas cotagens.

A cotagem é uma etapa muito importante do projeto mecânico por ser o elo entre a concepção do produto e a sua materialização.

Para impedir a propagação dos erros dimensionais e geométricos a cotagem deve ser funcional, levando em conta o processo de montagem. As peças não devem ser cotadas isoladamente (cotagem de peças primárias).

Usa-se o conceito Model Based Definition - MBD, que consiste na cotagem funcional do modelo 3D, usando o GD&T. Além disso é preciso validar o projeto calculando o risco de não conformidade das características críticas (projeto seis sigma).

O MBD é o único formato admissível para a definição digital do produto.

Atende as normas ASME Y14.5, Y14.41 e Boeing D6-51991. Como o modelo 3D é a fonte única de informações não é mais necessário fazer desenhos 2D.

Exemplo

A pesquisa realizada para identificar os desejos dos consumidores do motor mostrado mais abaixo revelou que ele deve ser silencioso. O primeiro passo é desdobrar o desejo do consumidor até chegar a raiz do problema. Usa-se a tecnologia QFD.

Diagrama QFD.

O primeiro passo é inserir "silencioso" no diagrama.

A seguir identificam-se os geradores de ruído existentes no motor. O "ruído de correia" é um dos principais. Ao seu lado coloca-se uma seta apontada para baixo, sinalizando que ele deve ser reduzido.

Depois faz-se a correlação entre os desejos e as características físicas.

Os círculos vermelhos indicam que há uma forte correlação do ruído da correia com o paralelismo das polias e com a deformação do corpo da bomba d'água.

Acrescentam-se os valores alvos, a tolerância e o Cp, índice de Capacidade do Processo, que é usado para medir o risco de não conformidade assumido pelo projeto, que é a especificação de qualidade do produto.

Há uma correlação entre Cp e qualidade. Por exemplo, se a diretriz do projeto definir Cp=2, o risco assumido pelo projeto é inferior a 3,4 não conformidades por milhão, isto é, menos que 3,4 motores com ruído de correia por milhão.

O passo seguinte é a cotagem funcional dos componentes, que é feita utilizando-se o GD&T - Geometric Dimensioning & Tolerancing.

Abaixo a bomba d'água cotada com GD&T

Os demais componentes também são cotados funcionalmente para estabelecer a cadeia de tolerâncias das polias.

A seguir executa-se a simulação Monte Carlo

A missão da simulação Monte Carlo é ajustar as tolerâncias para obter os valores de Cp / Cpk estabelecidos pela diretriz do projeto. Usa-se um software específico, que combina os possíveis valores das tolerâncias dimensionais e geométricas dos componentes e analisa a variação provocada no ângulo da polia.

Primeira simulação

Veja no filme abaixo as possíveis variações das peças e o resultado da simulação com os valores Cp/Cpk.

Como o valor do Cp ficou aquém do especificado será preciso apertar as tolerâncias.

Veja abaixo o relatório com as demais informações da primeira simulação Monte Carlo.

Alguns valores do relatório acima: Cp = 1.27 Cpk = 0.43 % Out Of Spec = 9%. Se os motores forem fabricados com estas tolerâncias haverá 9% de não conformidades, o que recomenda apertar as tolerâncias.

O software oferece outro relatório com as tolerâncias que afetam o ângulo da polia listadas pela ordem de importância.

Relação de tolerâncias da primeira simulação.

Observa-se que a tolerância que está no topo da relação é responsável por 81% da variação do ângulo da polia. Esta informação é muito valiosa porque vai direto a raiz do problema dimensional e aponta a causa principal.

A tolerância indicada em primeiro lugar deverá ser apertada e uma nova simulação Monte Carlo realizada.

Segunda simulação Monte Carlo

Ao terminar a simulação o programa apresenta uma tela com o resultado encontrado. Neste caso o valor Cp = 2.16 atende a especificação do diagrama QFD.

Se as peças forem fabricadas com estas tolerâncias pode-se garantir que o número de não conformidades será inferior a 3.4 / milhão.

Veja abaixo o relatório com as demais informações da segunda simulação Monte Carlo.

Alguns valores do relatório: Cp = 2.16 / Cpk = 1.07 / % Out Of Spec = 0.

Com estas tolerâncias o ângulo da polia ficará dentro do valor especificado, sem ruído de correia de acordo com os desejos dos consumidores.

A simulação Monte Carlo usa o método das aproximações sucessivas. A cada rodada ajusta-se a tolerância indicada e repete-se a simulação até o Cp alcançar o valor estabelecido no diagrama QFD. O conjunto final de tolerâncias representa a solução de compromisso entre custo e qualidade.

Sob o ponto de vista dimensional o projeto seis sigma está terminado, mas é preciso verificar se a deformação dos componentes compromete o paralelismo das polias.

Recomendamos o software 3DCS para calcular os valores das tolerâncias e dos índices de Capacidade dos Processos, Cp/Cpk, que são utilizados para avaliar o risco de não conformidade das características críticas.

MEF - Método dos Elementos Finitos

A missão do MEF é identificar e resolver os problemas de resistência dos materiais. Neste caso é preciso saber se o aperto da correia deforma o corpo da bomba d'água e compromete o paralelismo das polias.

Inicialmente cria-se uma malha como mostra a figura acima.

A seguir aplica-se a carga provocada pelo aperto da correia.

Observa-se que sob o efeito da carga a peça se deformou além do limite admissível e pode compromete o alinhamento das polias.

Uma das possíveis soluções é reforçar a carcaça para impedir a deformação excessiva. Foram acrescentadas quatro nervuras, como mostra a figura abaixo.

A seguir aplica-se nova carga à carcaça.

Observa-se que os reforços deram bom resultado. A deformação da carcaça ficou dentro dos limites admissíveis e não vai contribuir significativamente no paralelismo das polias. A simulação da variação estrutural dos componentes permite fazer previsões a respeito do seu comportamento e efetuar as devidas correções, antes da execução do protótipo físico, proporcionando economia de material e ferramental.

Ensinamos as tecnologias acima e prestamos serviços. Entre em contato, podemos ajudá-los a desenvolver projetos competitivos.

.