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Engenharia de Fabricação ou Manufatura Capitulo 3 – parte 2Capitulo 3 – parte 2 Dimensionamento e Planejamento de Processos de Fabricação Oswaldo Luiz Agostinho 2016 INDICE Desdobramento do roteiro fundamental Desenho do produto Escolha da peças em bruto 1-Introdução 2- Peças não assimiláveis a sólidos de revolução 2.1- Peças fundidas 2.1- Peças fundidas 2.2- Peças soldadas 2.3 – Peças forjadas 2.4 – Peças estampadas 2.5 – Materiais não metálicos 3- Peças assimiláveis a sólidos de revolução 3.1- Eixos em bruto 3.2 -Eixos a partir de barras laminadas 3.3 – Eixos a partir de forjamento 3.5- Peças com relação l / d menores que 1 4- Critérios de seleção de peças em bruto 4.1- Peças assimiláveis a sólidos de revolução 4.2 – Peças não assimiláveis a sólidos de revolução Operações Iniciais – Introdução do Sistema de Referencia 1- Introdução 2 - Peças assimiláveis a sólidos de revolução com L / D maior que 1 a.1 – faceamento e centragem independentes a.2 – faceamento e centragem simultaneos a.3 - Ferramentas para a operação de faceamento e centragem a.4 - Tipos de usinagem possiveis •Operações de facear e centrar em baixas series •Tolerancias permissiveis 3- Peças assimiláveis a sólidos de revolução com L / D menor que 1 4 –Peças não assimiláveis a sólidos de revolução •– operações de faceamento •– operações de cunhagem INDICE Sobremetal de Usinagem 1- Definições e conceitos básicos 1.– Sobremetal total 2.– Sobremetal intermediário 3.– Sobremetal unilateral 4.– Sobremetal bilateral 5.– Sobremetal nominal 6.– Sobremetal real 7.– Sobremetal verificado 2- Sobremetal minimo necessário Sn2- Sobremetal minimo necessário Sn 3 –Sobremetal minimo operacional 4- Sobremetal máximo operacional 5 – Encadeamento de operações – Tolerancias e sobremetais operacionais 5.1 – Dimensões externas e internas 5.2 – Dimensões de face 5.3 – Engrenagens 6 – Sobremetais totais Planejamento lógico de processo de manufatura Projeto do componente / Especificações de entrada Seleção da peça em bruto Seleção dos instrumentos de inspeção Dimensionamento do processo de manufatura 5 Seleção dos processos, ferramentas e dispositivos Seleção das máquinas- ferramentas Seleção das condições do processo Seqüenciamento das operações Determinação das dimensões intermediárias e das tolerâncias de produção Determinação dos tempos ativos e passivos Elaboração das folhas de processo PEÇA EM BRUTO OPERAÇÕES INICIAIS DESENHO DIMENSÕES TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS TOLERÂNCIAS GEOMÉTRICAS TOLERÂNCIAS RUGOSIDADE SUPERFICIAL ESPECIFICAÇÕES - T°T° SUPERFICIAL INTRODUÇÃO AO SISTEMA DE REFERENCIA DE MANUFATURA Roteiro básico para fabricação de peças OPERAÇÕES INTERMEDIÁRIAS SOBREMETAL OPERAÇÕES FINAIS PEÇA DIMENSÕES TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS TOLERÂNCIAS GEOMÉTRICAS TOLERÂNCIAS RUGOSIDADE SUPERFICIAL ESPECIFICAÇÕES - T°T° SUPERFICIAL DIMENSÕES INTERMEDIÁRIAS TOLERÂNCIAS COMPATÍVEIS A OPERACÃO TRATAMENTO TÉRMICO E QUIMICOS USINAGEM ALTA TAXA DE REMOÇÃO USINAGEM BAIXA TAXA DE REMOÇÃO SOBREMETAL PEÇA EM BRUTO OPERAÇÕES INICIAIS DESENHO DIMENSÕES TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS TOLERÂNCIAS GEOMÉTRICAS RUGOSIDADE SUPERFICIAL ESPECIFICAÇÕES - T°T° SUPERFICIAL INTRODUÇÃO AO SISTEMA DE REFERENCIA DE MANUFATURA Estruturação do Roteiro de Manufatura . Bi-Univocidade F Fundamental OPERAÇÕES INTERMEDIÁRI AS OPERAÇÕES FINAIS PEÇA DIMENSÕES TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS TOLERÂNCIAS GEOMÉTRICAS RUGOSIDADE SUPERFICIAL ESPECIFICAÇÕES - T°T° SUPERFICIAL DIMENSÕES INTERMEDIÁRIAS TOLERÂNCIAS COMPATÍVEIS A OPERACÃO TRATAMENTO TÉRMICO E QUIMICO USINAGEM ALTA TAXA DE REMOÇÃO USINAGEM BAIXA TAXA DE REMOÇÃO FFundamental Intermediaria Fundamental • São definidos para cada operação: Cotas principais e secundárias da operação. Seleção de ferramentas e dispositivos de fixação. Planejamento das operações Seleção de dispositivos e calibradores para manter-se a qualidade da operação. Condições de manufatura (usinagem, conformação, etc.) Geração de programas CN, quando for necessário. PEÇA EM BRUTO OPERAÇÕES INICIAIS DESENHO DIMENSÕES TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS TOLERÂNCIAS GEOMÉTRICAS TOLERÂNCIAS RUGOSIDADE SUPERFICIAL ESPECIFICAÇÕES - T°T° SUPERFICIAL INTRODUÇÃO AO SISTEMA DE REFERENCIA DE MANUFATURA Roteiro básico para fabricação de peças Este deverá conter: • projeções e vistas em corte para se ter informações do projeto e das formas • dimensões e respectivas tolerâncias; OPERAÇÕES INTERMEDIÁRIAS SOBREMETAL INICIAIS OPERAÇÕES FINAIS PEÇA DIMENSÕES TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS TOLERÂNCIAS GEOMÉTRICAS TOLERÂNCIAS RUGOSIDADE SUPERFICIAL REFERENCIA DE MANUFATURA DIMENSÕES INTERMEDIÁRIAS TOLERÂNCIAS COMPATÍVEIS A OPERACÃO TRATAMENTO TÉRMICO E QUIMICOS USINAGEM ALTA TAXA DE REMOÇÃO USINAGEM BAIXA TAXA DE REMOÇÃO • dimensões e respectivas tolerâncias; • rugosidade superficial das superfícies, com valores normalizados Ra.,Rz, Rmax, • tolerâncias permissíveis de desvios geométricos • tipo e especificação do material • peso da peca e tolerâncias de peso, se necessário; • dureza superficial em Rockwell C, Brinnel ,etc. • camadas de proteção (zincagem, cromação, etc.) Análise preliminar do componente a ser fabricado Análise do desenho da peça Informações pertinentes a determinação das tolerâncias dimensionais e 10 Corte AA geométricas (forma e posição) Passo fundamental para o planejamento do processo PEÇA EM BRUTO DESENHO DIMENSÕES TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS TOLERÂNCIAS GEOMÉTRICAS TOLERÂNCIAS RUGOSIDADE SUPERFICIAL ESPECIFICAÇÕES - T°T° SUPERFICIAL Roteiro básico para fabricação de peças OPERAÇÕES INTERMEDIÁRIAS SOBREMETAL OPERAÇÕES INICIAIS OPERAÇÕES FINAIS PEÇA DIMENSÕES TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS TOLERÂNCIAS GEOMÉTRICAS TOLERÂNCIAS RUGOSIDADE INTRODUÇÃO AO SISTEMA DE REFERENCIA DE MANUFATURA DIMENSÕES INTERMEDIÁRIAS TOLERÂNCIAS COMPATÍVEIS A OPERACÃO TRATAMENTO TÉRMICO E QUIMICOS USINAGEM ALTA TAXA DE REMOÇÃO USINAGEM BAIXA TAXA DE REMOÇÃO Seleção da peça em bruto Roteiro geral matéria-prima peça em bruto peça final operações iniciais forjamento laminação tratamentos retificação brunimento torneamento fresamento Operações finais Operações intermediárias 12 peça finallaminação sinterização Fundição forma primária tratamentos Térmicos características mecânicas brunimento tratamento superficial, acabamento e formas finais fresamento furação, ... forma secundária operações Roteiro geral matéria-prima peça em bruto peça final operações iniciais forjamento laminação tratamentos retificação brunimento torneamento fresamento Operações finais Operações intermediárias 13 peça finallaminação sinterização fundição forma primária tratamentosTérmicos características mecânicas brunimento tratamento superficial, acabamento e formas finais fresamento furação, ... forma secundária operações Seleção de peças em bruto Introdução • Fatores importantes no desenvolvimento adequado do roteiro de manufatura : – utilização de peças em bruto com formas economicamente projetadas que possibilitam seu processamento em máquinas operatrizes e equipamentos – métodos que possibilitem a máxima capacidade de produção – métodos que possibilitem a máxima capacidade de produção com a menor remoção possível de cavaco. – Desenvolvimentos na precisão e no acabamento superficial das peças, tornando suas formas e dimensões próximas das peças acabadas. • Redução do sobremetal de usinagem, deixando-o, em alguns casos, somente para um passe final de acabamento. Seleção de peças em bruto Introdução • Proporciona: – aumento de produtividade, sem aumento do espaço útil necessário da fábrica, das máquinas e do ferramental de usinagem. • depende: – das condições de produção,– das condições de produção, – grau de automação utilizado nas operações, tamanho das peças, repetição de quantidades de peças a serem produzidas. • se o lote de peças é relativamente grande e constante por tempos longos, – Investimentos maiores para a fabricação das peças em bruto,não sendo justificado para pequenos lotes ou peças com constantes alterações dimensionais. Seleção da peça em bruto •lotes •dispositivos •custos de econômicos •forma •dimensões •tolerâncias tecnológicos •prazos de material e ferramental temporais Critérios 16 forjado soldado •custos de usinagem •tolerâncias •superfície •material ferramental barra laminada fundido Seleção da peça em bruto: Sólidos de revolução: Peças L/D grande • Peças dessa família podem ser obtidas: – Laminação, forjamento, extrusão, trefilação, fundição e metalurgia do pó: • Seleção é baseada: 17 • Seleção é baseada: – Tamanho do lote (lotes pequenos inviabilizam forjamento) – Quantidade de material a ser removido; – Número de etapas de fabricação – Tamanho das peças; – Fatores econômicos e tecnológicos Seleção da peça em bruto: Sólidos de revolução: Peças L/D grande • Grupo típico: transmissão automotiva – Eixos – Pinos 18 – Pinos – Varões Seleção da peça em bruto: Sólidos de revolução: Peças L/D grande Peça forjada – σσσσr e σσσσe 10 a 30 % maiores 19 Fonte: Agostinho et al (2004) Seleção da peça em bruto: Sólidos de revolução. Peças L/D pequeno Exemplos: Engrenagens, polias, volantes e buchas 20 Seleção da peça em bruto: Peças não similares a sólidos de revolução • Exemplos: Carcaças, tampos, garfos. • Carcaças: a) Fundição: • Complexidade tecnológica; 21 • Econômica b- Soldagem Peças não similares a sólidos de revolução Fundidos • Peças fabricadas somente uma vez, advindas de projetos especiais – carcaças de redutores para aplicações especiais, – carcaças de grande porte, tais como estatores de turbina, etc. • Estruturas de grande porte Peças não similares a sólidos de revolução Soldagem • Estruturas de grande porte – solução mista de fundir peças pequenas, que depois irão compor o conjunto soldado, através de ligação com outro as peças menores com barras ou chapas cortadas e soldadas. • Estruturas de dispositivos de usinagem, onde a forma e dimensões mudam de acordo com a necessidade do projeto. • Alavancas, setores de engate, cruzetas, virabrequins, através de forjamento por martelos de impacto, para pequenas séries. • Implica em usinagem posterior ao forjamento com grande remoção de material, Peças não similares a sólidos de revolução Forjamento grande remoção de material, • Não são indicadas para séries são médias e grandes. • Matrizes fechadas são utilizadas, para produção de forjados em altas series em martelos de queda livre e prensas. • Devido ao seu alto custo de fabricação, as matrizes fechadas não são empregadas em baixa produção Peças não similares a sólidos de revolução Forjamento Peças não similares a sólidos de revolução Estampagem • A estampagem de chapas finais e baixo carbono utilizada para produção de peças em bruto de formas simples ou complexas – arruelas, buchas, anel suporte de retentores, latarias de veículos automotores, ou ainda carcaças em geral. • A característica comum a essas peças é espessura de parede constante que difere muito pouco da chapa antes de estampada. • O material inicial para as operações de estampagem são chapas moldadas em forma de bobina ou em fitas recortadas em dimensões padrão. Peças não similares a sólidos de revolução Estampagem Peças não similares a sólidos de revolução Forjamento TH ≤ TA//2TH ≤ TA//2 Peças não similares a sólidos de revolução Forjamento TH ≤ TA//2TH ≤ TA//2 Operações Iniciais – Introdução do Sistema de Referencia 1- Introdução 2 - Peças assimiláveis a sólidos de revolução com L / D maior que 1 a.1 – faceamento e centragem independentes a.2 – faceamento e centragem simultaneos a.3 - Ferramentas para a operação de faceamento e centragem a.4 - Tipos de usinagem possiveis •Operações de facear e centrar em baixas series •Tolerancias permissiveis 3- Peças assimiláveis a sólidos de revolução com L / D menor que 1 4 –Peças não assimiláveis a sólidos de revolução •– operações de faceamento •– operações de cunhagem DESENHO DIMENSÕES TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS TOLERÂNCIAS GEOMÉTRICAS TOLERÂNCIAS RUGOSIDADE SUPERFICIAL ESPECIFICAÇÕES - T°T° SUPERFICIAL Roteiro básico para fabricação de peças Introdução do sistema de referência OPERAÇÕES INTERMEDIÁRIAS SOBREMETAL PEÇA EM BRUTO OPERAÇÕES INICIAIS OPERAÇÕES FINAIS SUPERFICIAL DIMENSÕES INTRODUÇÃO AO SISTEMA DE REFERENCIA DE MANUFATURA DIMENSÕES INTERMEDIÁRIAS TOLERÂNCIAS COMPATÍVEIS A OPERACÃO TRATAMENTO TÉRMICO E QUIMICOS USINAGEM ALTA TAXA DE REMOÇÃO USINAGEM BAIXA TAXA DE REMOÇÃO Operações iniciais • Introduzem o sistema inicial de referência a ser seguido nas operações seguintes do roteiro de fabricação. • O sistema de referência do roteiro de manufatura deve Planejamento do roteiro • O sistema de referência do roteiro de manufatura deve ser o mesmo que foi adotado no projeto da peça correspondente. • Ex :Num eixo, o sistema de referência adotado no seu projeto serão os assentos de rolamento, gerando a correspondente linha de centro; a operação inicial deverá manter esta referência A ~ B ~ CL > D peça rotacional L < D A / B < C Operações de referência pelo tipo de peça peça prismáticaC B A 33 A ~ B ~ C •painel •estrutura •porta estampar cortar finas L > D •eixo •fuso •varão •haste maciça facear centrar L < D •polia •coroa •disco •roda furada •eixo árvore •bucha •cubo furada facear/furar A / B < C •carcaça •bloco •caixa facear furar médias grandes •garfo cunhar facear pequenas complexas Introdução do sistema de referencia Operações destinadas a criar o sistema de referência para as operações posteriores Referencia Linha de Referencia face 34 Eixo com as respectivas referencias de linha de centro e face Linha de centro- face Introdução do sistema de referencia Características de um sistema de referência 35 • deve-se manter durante toda usinagem • localiza/posiciona a peça na máquina • garante sobremetal para operaçõesposteriores • pode vir da peça em bruto • deve auxiliar o set up ( montagem) da peça na máquina • deve auxiliar a inspeção nas diversas operações do roteiro L > D Peças assimiláveis a sólidos de revolução L < D Operações iniciais L > D • eixo • fuso • varão • haste maciça facear centrar • polia • coroa • disco • roda furada • eixo árvore • bucha • cubo furada facear/furar Caracteristica - maciça Peças assimiláveis a sólidos de revolução L > D Operações iniciais : peças assimiláveis a sólidos de revolução eixo Exemplos : fuso varão haste Operação : facear e centrar Linha de centro criada,que referencia as operações posteriores Operação inicial – peças com L/D maiores que 1 Faceamento e centragem 38 Fonte: Agostinho et al (2004) (1) Sobremetal retirado na operação de faceamento Geometria dos centros Operação inicial – peças com L/D maiores que 1 Faceamento e centragem H2 – H1 = TH Operação-facear e centrar Tolerancias permissiveis TH ≤ TA//2 40 Fonte: Agostinho et al (2004) TB = Bmax - Bmin TA = Amax - Amin H2 – H1 = TH TH ≤ TA//2 41 Fonte: Agostinho et al (2004) TB = Bmax - Bmin TA = Amax - Amin Peças assimiláveis a sólidos de revolução L < D Operações iniciais • polia • coroa • disco • roda furada • eixo árvore • bucha • cubo furada facear/furar Operações de facear e centrar – Eixos com furo central Operações iniciais para peças com L/D pequeno faceamento do cubo da engrenagem simultaneamente (numa única fixação) ao desbaste do furo. Desde que a face e o furo sejam usinados simultaneamente, a face usinada apresentará desvios de batida radial, com relação ao furo. dentro dos limites permissíveis. Influencia de concentricidade na operação de facear e centrar S2 e S1 = remoções diferentes no diâmetro, devido à excentricidade entre o furo de referência e o diâmetro externo. S3 e S5 = idem, devido ao desvio da face de referência A, com relação à £ do S4 e S6 furo usinado Operações iniciais para peças não assimiláveis a sólidos de revolução peças não assimiláveis a sólidos de revolução Operações de faceamento A B As operações de faceamento tomam como referência para cotagem e amarração de medidas superficies planas como ressaltos ou bolachas provindas da operação de fundição C1 = distância face a face da carcaça D1 = distância de uma face à face de encosto D Estas cotas serão respeitadas na usinagem através de: a1 – cota de referência de fundido até a face “A” b1 – cota de referência de fundido até a face “B” Em peças de forma irregular, a cunhagem possibilita referencia inicial determinando um plano a partir do qual é iniciada a sequencia de operações posteriores. É utilizada para aumentar as propriedades mecânicas de resistência e desgaste da parte em contacto direto com peças não assimiláveis a sólidos de revolução Operações de cunhagem contacto direto com outra peça, através de encruamento da superfície e ser cunhada. Peças de engate e movimentação de veículos automotores, garfos, setores, etc. Em casos de garfos, a especificação de resistência e desgaste é obtidas somente nos patins. PEÇA EM BRUTO DESENHO DIMENSÕES TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS TOLERÂNCIAS GEOMÉTRICAS TOLERÂNCIAS RUGOSIDADE SUPERFICIAL ESPECIFICAÇÕES - T°T° SUPERFICIAL Roteiro básico para fabricação de peças OPERAÇÕES INTERMEDIÁRIAS SOBREMETAL OPERAÇÕES INICIAIS OPERAÇÕES FINAIS PEÇA DIMENSÕES TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS TOLERÂNCIAS GEOMÉTRICAS INTRODUÇÃO AO SISTEMA DE REFERENCIA DE MANUFATURA DIMENSÕES INTERMEDIÁRIAS TOLERÂNCIAS COMPATÍVEIS A OPERACÃO TRATAMENTO TÉRMICO E QUIMICOS USINAGEM ALTA TAXA DE REMOÇÃO USINAGEM BAIXA TAXA DE REMOÇÃO Operações Intermediárias • Operações do roteiro de fabricação, cujas dimensões, e especificações não são finais, constantes do desenho da peça. Planejamento do roteiro • Na usinagem do eixo , as operações de torneamento irão determinar dimensões, desvios geométricos, rugosidade, etc., com variações maiores que as finais constantes no desenho da peça. • As tolerâncias e especificações deverão ser compatíveis com a capacidade do processo sendo executado. Operações finais Operações do roteiro que determinam as dimensões, tolerâncias e especificações constantes no desenho da peça. Planejamento das operações • Determinam as especificações pelas quais se possa estabelecer relação bi-unívoca entre as especificações do desenho da peça e a respectiva especificação da peça física. Planejamento das operações � Entre cada dimensão intermediária relacionada a dimensão final, deverá haver dimensionamento de sobremetal e tolerâncias intermediárias para : � eliminação dos desvios correspondentes à operação anterior do roteiro� eliminação dos desvios correspondentes à operação anterior do roteiro � fixação das especificações da operação sendo executada. � As operações fundamentais , ordenadas segundo regras de precedencia , constituem o roteiro fundamental de fabricação da peça em questão . • Exemplo : uma dimensão 0 0.05 0, 2 Passo 1 :Determinação da última operação, tal que a peça esteja de acordo com as especificações do desenho. MATERIAL ABNT: 1020 DUREZA SUPERFICIAL: 58 - 62 RC mmmm 0,02 50 • Regra de Precedência 1: A última operação do roteiro deve gerar a peça, a qual deve ser equivalente ao respectivo desenho. As especificações são: Passo 1 :Determinação da última operação, tal que a peça esteja de acordo com as especificações do desenho. As especificações são: Dimensão: 50 mm Tolerância dimensional: 0,04mm Tolerância geométrica: - circularidade = 0,05 Tolerância rugosidade: R A = 0,2 Dureza superficial: 58 - 62 RC : • Regra de precedência 4 A colocação lógica e ordenada das operações do roteiro depende da limitação dos processos 1) - Dureza superficial de 58-62 RC processos de usinagem com baixa taxa de remoção de material. Passo 1 :Determinação da última operação, tal que a peça esteja de acordo com as especificações do desenho. 2) - Não será possível prever-se um processo de usinagem com alta taxa de remoção de material (torneamento, por exemplo) ; processo incompatível com a dureza superficial de 58RC a 62RC. Processos de fabricação com baixa taxa de remoção de material : Retificação Brunimento Lapidação • Regra de Precedência 2 As especificações finais são obtidas de acordo com a capacidade dos processos Através do conhecimento dos processos citados, o que mais se ajusta às Passo 1 :Determinação da última operação, tal que a peça esteja de acordo com as especificações do desenho. Através do conhecimento dos processos citados, o que mais se ajusta às especificações das tolerâncias dimensionais, geométricas e de rugosidade superficial é o : processo de retificação. • Regras de precedência 1 e 4 1 - A especificação metalúrgica deve preceder à especificação dimensional ; 2 - As operações de tratamento térmico possíveis são: - Têmpera – Cementação e têmpera – Nitretação e têmpera Passo 1 :Determinação da última operação, tal que a peça esteja de acordo com as especificações do desenho. – Nitretação e têmpera – Cianetação e têmpera • Regra de procedência 2,: processo de cementação e têmpera, levando-seem conta a especificação do material (ABNT 1020). n - 1 n CEMENTAÇÃO E TÊMPERA RETIFICAÇÃOOperações Passo 1 :Determinação da última operação, tal que a peça esteja de acordo com as especificações do desenho. +- 0,02 50 0 0,05 0,02 MATERIAL ABNT 1020 RC 58 - 62 Especificações Operações finais Metodologia de encadeamento de operações no roteiro de manufatura • Passo 2 – Determinação da primeira operação do roteiro de manufatura . a)Regra de precedência 3 – O processo de manufatura selecionado deve operar com tolerâncias maiores que as especificações dimensionais, geométricas e metalúrgicas da peça em suas operações finais . b)Regra de precedência 4 – Seleciona-se geometria da peça em bruto que se ajuste com a geometria da peça em suas operações finais .ajuste com a geometria da peça em suas operações finais . c)Regra de precedência 6 – A primeira operação atual permite que as operações subseqüentes do roteiro tem capacidade de manter suas especificações, Necessário dimensionar o sobremetal a ser removido nas operações subseqüentes, Idem para a operação de tratamento térmico para se atingir as especificações das operações metalúrgicas finais . 1 ) A determinação da 1ª operação depende da extensão e abrangência do roteiro. 2 ) Normalmente, determina-se a peça no seu estado bruto Passo 2 – Determinação da primeira operação do roteiro de manufatura (sem usinagem), da qual se iniciará o roteiro com a primeira operação. 3 ) No caso do exemplo, adotar-se-á como primeira operação, aquela que gera a peça em bruto. • Regras de precedência 3 e 4 . 1 ) A peça na condição inicial deve permitir a obtenção das especificações iniciais. Passo 2 – Determinação da primeira operação do roteiro de manufatura 2 ) A condição inicial deve-se compatível com os processos de fabricação que permitem a sua obtenção. Os processos de fabricação possíveis são: • Laminação processo escolhido • Trefilação • Forjamento Determinação da operação inicial Passo 2 – Determinação da primeira operação do roteiro de manufatura CEMENTAÇÃO E TÊMPERA RETIFICAÇÃO LAMINAÇÃO n n - 1 n - 2Operação inicial Metodologia de encadeamento de operações no roteiro de manufatura • Passo 3 – Determinação das operações intermediárias . a)Regra de precedência 2 – Conforme explicado anteriormente b)Regra de precedência 3 – estabelece a evolução da precisão dos processos de manufatura . c)Regra de precedência 4- Estabelece as limitações dos processos da sequencia de operações . d)Regra de precedência 5 –Estabelece a tolerância a ser obtida para atender o sistema MFDP. e)Regra de precedência 6 – Estabelece as necessidades do projeto das tolerâncias operacionais i e i+1, determinando os sobremetais máximos e mínimos para a operação i+1 f)Regra de precedência 7 –Estabelece as condições de dimensionamento das operações i e i+1, dimensionando o sobremetal a ser estabelecido para a operação i-1 , a ser removido na operação i. Regra de precedência 2 (capacidade dos processos) • Necessário remover material (sobremetal) antes da operação de cementação e têmpera Passo 3 – Determinação das operações intermediárias • Após a operação de tratamento térmico, não será possível utilizar-se processo de alta taxa de remoção de material Regra de precedência 3 ( evolução da precisão ) O processo escolhido deve conseguir dispersões maiores que a operação final de retificação. Regra de precedência 4- Estabelece as limitações dos Passo 3 – Determinação das operações intermediárias Regra de precedência 4- Estabelece as limitações dos processos da sequencia de operações . A operação será feita numa superfície cilíndrica externa. Operação torneamento. Regras de precedência 6 e 7 . dimensões e tolerâncias escolhidas para a operação de torneamento devem ser Passo 3 – Determinação das operações intermediárias operação de torneamento devem ser intermediárias à dimensões final e inicial. Roteiro final n - 3 n - 2 LAMINAÇÃO TORNEAMENTOOP. INTERMED. OP. INICIAL Metodologia de encadeamento de operações no roteiro de manufatura n - 1 n CEMENTAÇÃO E TÊMPERA RETIFICAÇÃOOP. FINAL OP. FINAL Material – ABNT 1020 Dureza Superficial : 58/62 RC Peça A Processos de Fabricação OP1 OP2 OP3 OP4 Peça B - OP1 OP2 OP3 OP4 Peça C OP1 OP2 OP3 OP4 Peça D OP1 OP2 OP3 OP4 Processos de Roteiro Peça A OP1 - TP1 OP2 - TP2 OP3 - TP3 OP4 - TP4 B C D Processos de Fabricação Tempos Padrões Roteiro Ordenação de Operadores Ferramental Condições de Fabricação Medida de Trabalho Estabilização da Necessidade de Mão-de-Obra Parâmetro para Gerenciamento Tempos de Manufatura • Dimensionam a quantidade de trabalho necessário para se realizar cada operação do roteiro. • Permitem dimensionar a mão de obra necessária .• Permitem dimensionar a mão de obra necessária . • Permitem dimensionar os equipamentos necessários. • Estabelecem o terceiro ponto de apoio do Plano de Infraestrutura Tecnológica . Work and resources measurement knowledge of work Plano de Infraestrutura Tecnológica work measurement fixation “how much to do Product generation product knowledge fixation “ what to do “. Manufacturing technological specifications Manufacturing knowledge fixation “ how to do “. Tempo Padrão • Tempo standard (ou padrão) como medida do trabalho. • Definido através de metodologia que visa • Definido através de metodologia que visa eliminar discrepancias . • Deve ser aplicado como um valor possivel de ser obtido por um trabalhador normal , trabalhando em condições adequadas , num ritmo normal Tempo Padrão • Aplicado em todas as operações e atividades feitas no chão de fábrica • Apesar das atuais mudanças de organização, o seu conteúdo básico é • Apesar das atuais mudanças de organização, o seu conteúdo básico é aplicado , principalmente para a formação da base de dados, necessária para o dimensionamento de instalações e controles gerenciais. Tempo necessário para uma operação do roteiro Tempo de ciclo Tempo de montagem t s Composição do tempo de montagem ts • Familiarização com o desenho da peça ou folhas de processo • Preparação do local de trabalho, equipamento, dispositivos e ferramentas;dispositivos e ferramentas; • Montagem da máquina; • Recebimento de peças e transporte até o local de trabalho. • Desmontagem da máquina após o lote usinado e devolução do ferramental até o depósito; • Limpeza da máquina, ordem o local de trabalho, etc. Tempo Padrão tp fIhpp ttttt +++= fIhpp ttttt r +++= Tempo padrão Tempo de processamento básico t pr • Alteração de forma, dimensões ,acabamento superficial, estrutura do material da peça em bruto ou proveniente de operações anteriores • Troca de posições das peças componentes, em operações de montagem. • Tempo de máquina –• Tempo de máquina – quando efetivado através de máquinas-ferramenta, prensas, fornos, etc., sem a participação direta do operador • Tempo manual. quando efetivado pelo operador • Tempo manual e de máquina quando efetivado simultaneamente com máquinas e operadores. Tempo padrão- Tempo de carga e descarga t h Tempo gasto durante o trabalho acessório à mudança de forma dimensões e outros . Inclue : 1) carga, montagem e fixação da peça em bruto 2 ) liberação e descarga da peça acabada 3) dar partida e parar máquinas e dispositivos de movimentação de 3) dar partida e parar máquinas e dispositivos de movimentação de materiais4) carregar e remover peças de fornos e banhos de recobrimento 5) medir e movimentar peças ao local de trabalho 6) avançar a ferramenta à peça e retirar a ferramenta da peça, entre outros. Tempo padrão- Tempo de ciclo t c Soma do tempo de processamento básico e do tempo de carga e descargabásico e do tempo de carga e descarga t c = t pr + t h Tempo Padrão- Tempo de preparação do local de trabalho t I Manutenção da máquinas-ferramenta (lubrificação, retirada de cavacos, etc.) e do local de trabalho. Composição Tempos técnicos . ajuste da máquina troca de ferramentas remoção de cavacos Tempos admnistrativos lubrificação e limpeza do equipamento, remoção de cavacos da máquina-ferramenta colocação do local de trabalho em ordem e outros. Tempo Padrão- Tempo de fadiga t f Inclui somente o tempo estipulado para certas condições de trabalho; trabalho intensivo e esforço físico extenuante. • Em condições normais, o tempo de fadiga inclui • Em condições normais, o tempo de fadiga inclui somente necessidades pessoais. • Valores adotados - 2% a 5% do tempo de ciclo. . Tempo Padrão Tempo de fadiga t f • Inclui somente o tempo estipulado para certas condições de trabalho; trabalho intensivo e esforço físico extenuante. • Em condições normais, o tempo de fadiga inclui somente necessidades pessoais. somente necessidades pessoais. • Valores adotados - 2% a 5% do tempo de ciclo. . • No cálculo do tempo padrão por peça t p , o tempo de preparação do local de trabalho t I e o tempo de fadiga t f são usualmente assumidos como porcentagem de tempo de ciclo. Tempo padrão em função do tempo de ciclo Tempo padrão – medida • Métodos de Medida A medida do tempo padrão é precedida de um estudo completo da operação do processo de fabricação, para a determinação do seu grau de estabilidade.estabilidade. Separar a operação em: • a) operações manuais consecutivas; • b) elementos funcionais das operações; • c) movimentos elementares das operações. Medida do tempo padrão – etapas 1 ) Obter e Registrar Informação do Operador Perguntas a serem respondidas: – o que se faz nesta operação;– o que se faz nesta operação; – por que se faz esta operação; – como se faz esta operação; – qual será o melhor método; – com o que se faz esta operação Operação 20 Tornear diametro externo , face e furo Operação 20 tornear diametro externo , face e furo Folha padrão para o especialista de Tempos e Métodos fazer suas anotações a respeito das caracteristicas da operação Medida do tempo padrão- etapas 2 : Dividir a operação em elementos e fazer a descrição completa do método – Dividir a operação em tempos elementares, – Dividir a operação em tempos elementares, sejam manuais ou de máquina. – Quanto maior o elemento da operação,tanto maior será o seu erro de medida. Medidas do tempo padrão – etapas 3 : Observar e Registrar os Tempos dos Elementos As observações deverão ser feitas, de As observações deverão ser feitas, de acordo com a divisão dos elementos previamente determinada. Medidas do tempo padrão – etapas 4 : Avaliação do Ritmo – O tempo básico de uma operação é o tempo necessário para um operador normal, de habilidade média trabalhando em um ritmo normal, por todo o turno sem fadiga indevida ou cansaço excessivo. Medidas do tempo padrão – etapas 4 : Avaliação do Ritmo – Devido a diferenças ( habilidade e esforço individuais), existem variações de ritmo de trabalho de um homem para outro.de um homem para outro. – A avaliação correta do ritmo determina se a fixação do tempo padrão irá ser super dimensionada (com prejuízo para a empresa) ou sub dimensionada (com prejuízo para o operador). Medidas do tempo padrão – avaliação Avaliação de ritmo • Tempo padrão real = tempo padrão cronometrado x ritmo observado • Avaliação de ritmo : intervalo de 0,8 a 1,2 • Ritmo 0,8 – operador está trabalhando abaixo do ritmo padrão . Tempo padrão deve ser diminuido • Ritmo 1,2 – operador está trabalhando acima do ritmo padrão . Tempo padrão deve ser aumentado . Caracteristicas do levantamento dos tempos • O número de elementos da amostra deve ser estatisticamente significativo . No exemplo , 8 peças foram observadas. • A cronometragem deve ser feita por um especialista em tempos e métodos , capaz de avaliar o ritmo do tempos e métodos , capaz de avaliar o ritmo do operador e prover divisão correta da operação em elementos • O cronometro mede o tempo em centésimos do minuto . • O operador deve ter conhecimento da leitura dos tempos ? Elementos 1 - Pegar uma peça da mesa auxiliar , posicionar na placa A e fixar 2- Pegar uma peça da mesa auxiliar , posicionar na placa B e fixar 3- Fechar proteção e ligar máquina 4 – Usinar primeira fixação 5 – Abrir proteção , retirar peça da placa A ,limpar a placa com óleo Classificação Tempo manual Tempo manual Tempo manual Tempo máquina Tempo manual Determinação dos elementos da operação e sua respectiva classificação 5 – Abrir proteção , retirar peça da placa A ,limpar a placa com óleo soluvel , posicionar peça na placa e fixar . 6 - Abrir proteção , retirar peça da placa B ,limpar a placa com óleo soluvel , posicionar peça na placa e fixar . 7 – Fechar proteção e ligar a máquina . 8- Usinar segunda fixação . 9 – Abrir proteção , soltar as peças das placas A e B , retirá-las e dispo-las na mesa auxiliar . 10 – Limpar as placas A e B com óleo solúvel Tempo manual Tempo manual Tempo maquina Tempo manual Tempo manual Elementos 1 - Pegar uma peça da mesa auxiliar , posicionar na placa A e fixar 2 - Pegar uma peça da mesa auxiliar , posicion ar na placa B e fixar 3- Fechar proteção e ligar máquina 4 – Usinar primeira Fixação 5 – Abrir proteção , retirar peça da placa A , limpar a placa com óleo soluvel , posicionar peça na placa e fixar . 6 – Abrir proteção , retirar peça da placa B , limpar a placa com óleo soluvel, posicionar peça na placa e fixar . 7 – Fechar proteção e ligar a Máquina 8- Usinar segunda fixação 9 – Abrir proteção soltar as peças das placas A e B , retirá-las e dispo-las na mesa auxiliar . 10 – Limpar as placas A e B com óleo solúvel 1 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 I T I T I T I T I T I T I T I T I T I T 10 59 10 69 06 75 1, 4, 18 5,01 18 19 07 26 1, 6, 13 75 12 87 14 14 10 24 06 30 1, 08 1, 38 19 57 21 78 06 84 1, 36 3, 20 15 35 14 49 E L E M E N T O s 2 3 4 5 6 7 8 10 59 10 69 06 75 1, 08 4, 83 18 5,01 18 19 07 26 1, 36 6, 62 13 75 12 87 11 98 11 7, 09 05 14 1, 08 8, 22 18 40 18 58 06 64 1, 36 10 ,0 16 16 11 27 12 86 13 99 07 14, 06 1, 08 15, 14 20 34 18 52 08 60 1,3 ,6 16, 97 18 17 ,15 15 30 12 39 12 51 06 57 1, 09 11, 66 19 85 16 12,01 07 08 1, 36 13, 44 17 61 13 74 12 42 10 52 06 58 1, 08 18, 66 15 81 18 99 7 19, 06 1, 36 20, 42 18 60 16 76 11 87 11 99 07 21 ,05 1,0 8 22, 13 17 30 19 49 07 56 1 ,36 23, 92 18 24 ,10 14 24 12 36 11 49 07 54 1, 08 25, 12 17 79 16 95 07 26, 02 1, 36 29, 39 19 58 15 03 Resumo das medições Tempo total utilizado .94 .88 .50 8.65 1.43 1.44 .55 10.90 1.34 1.10 Ciclos utilizados 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 Tempo elementar .118 .110 .063 1.081 1.79 .180 .069 1.363 .168 .138 Avaliação de ritmo 1.10 1.10 1.10 1,00 1.10 1.10 1.10 1,00 1.10 1.10 Tempo elementar normalizado ,130 ,121 ,069 1,081 ,197,198 ,076 1,363 ,185 ,152 Tempo base máquina 1,081 1,363 Tempo base manual ,130 ,121 ,069 ,197 ,198 ,076 ,185 ,152 Determinação final do tempo padrão RESUMO TEMPOS OBTIDOS ( min ) Tempo base máquina 2,444 Tempo base manual 1,128 Tempo base total 3,572Tempo base total 3,572 Fator de tolerancia 113,0% Tempo padrão 4,036 Unidades por hora 14,86 Programas de Produção Quantidades Datas Planejamento e Peça A OP1 - TP1 OP2 - TP2 OP3 - TP3 OP4 - TP4 B C D Tempos Padrões Medida de Trabalho Estabilização da Necessidade de Mão-de-Obra Parâmetro para Gerenciamento Datas e Controle da Produção Manufatura Suprimento de Materiais Plano de Gestão Fluxo horizonta de informações Projeto do Produto Processos de Manufatura Tempos Quantidades Plano de Infra Estrutura Tecnológica de informaçõesFluxo Vertical informações Gestão da Produção ( Manufatura ) Plano de Gestão • Determina o Planejamento das quantidades dos produtos sendo manufaturados – Quantidades e prazos . • Realiza a manufatura das peças a partir das informações de roteiros de fabricação , tempos informações de roteiros de fabricação , tempos de fabricação e quantidades planejadas e materiais . • Realiza a gestão dos recursos de manufatura , através dos indices de controle • A capacidade instalada de uma empresa é definida pela determinação individual de capacidade de cada equipamento , de modo a atender um determinado programa de produção . Cálculo de capacidade instalada • A capacidade instalada pode ser determinada para o curto prazo , de modo a atender as necessidades de atendimento dos programas de produção . • Pode ainda ser determinada para atender as demandas futuras da organização , em função das previsões de demanda de produtos existentes e/ou novos produtos Cálculo de capacidade instalada • Determinação da necessidade de equipamentos • Determinação da capacidade instalada de uma organização . organização . • Cálculo de capacidade futura em programas de expansão • Referência de cálculo – tempos padrões Calculo da capacidade instalada Capacidade instalada de um equipamento tempo necessário para cumprir programa de produção programa de produção g = —————————————— tempo trabalhado Calculo de capacidade instalada Cálculo da capacidade instalada td- capacidade instalada – quantidade de tempo ( horas ) disponíveis do equipamento – função do número de turnos de trabalho e dos dias trabalhados no mês trabalhados no mês – Capacidade diária • 1 turno – 8 horas • 2 turnos – 16 horas • 3 turnos - 24 horas Cálculo da capacidade instalada • tIi - tempos improdutivos – ocorrem durante a operação normal da máquina parada , sem transformar tempo disponível em tempo padrão • Ocorre devido a fatores externos à máquina : – máquina quebrada;– máquina quebrada; – falta de ferramental; – falta de matéria prima; – falta de operador; – falta de serviço; – preparação e montagem da máquina (set-up) – ajuste das ferramentas da máquina Cálculo da Capacidade Instalada • Zi – frequencia de montagem – número de vezes que é preparada a máquina para se fabricar a peça i. • tsi -tempo de montagem tempo de montagem ( set –up ) da máquina para se fabricar a peça i. Capacidade instalada Quantidade de máquinas para n peças componentes de um produto , com quantidades ai Capacidade instalada Capacidade instalada para os N produtos , para atender demanda solicitada Cálculo da capacidade instalada Determinar as máquinas necessárias para a manufatura do conjunto abaixo : quantidades mensais : 1000 1 – eixo 2 - engrenagem 2 - engrenagem 3 – espaçador Cálculo da capacidade instalada Engrenagem Oper. Descrição T.Padrão Máquina • 10 Tornear .070 Torno Mecânico • 20 Tornear .085 Torno Mecânico • 30 Fazer Rasgo .120 Plaina Limadora • 40 Fazer Dentes .085 Cortadora Dentes • 50 Trat. Térmico .010 Forno • 60 Retificar Furo .055 Retificadora Cálculo da capacidade instalada Eixo • Oper. Descrição T.Padrão Máquina • 10 Tornear .090 Torno Mecânico • 20 Tornear .065 Torno Mecânico • 30 Fresar Rasgo .009 Fresad. Univ. • 40 Trat. Térmico .0011 Forno • 50 Retificar assento de rolamento .040 Retificadora • 60 Retificar Assento .040 Retificadora de Rolamento Cálculo da capacidade instalada Espaçador Oper. Descrição T.Padrão Máquina • 10 Serrar .090 Serra • 20 Tornear e Furar .037 Torno • 30 Tornear .043 Torno • 40 Trat. Térmico .009 Forno • 50 Retificar .033 Retificadora Cálculo da capacidade instalada t d –capacidade instalada dois turnos de trabalho de 8 horas, com 45 minutos para almoço e jantar. t d = ( 16 - 1,5 ) x 26 dias/ mês t d = 377 horas/mês t t – tempo trabalhado perdas no sistema de manufatura - 25% do valor de t d : t t = 377 x 0,75 • t t = 283 horas Capacidade instalada – Calculo de necessidades Torno Mecânico • g = ( .090 + .065 + .070 + .085 + .037 + .043 ) x 1000 283283 g ⇒ 1,23 tornos 2 tornos Capacidade instalada - Cálculo de necessidades 2. Fresadora • g = .009 x 1000 = 0 , 03 283 ⇒ 1 fresadora 3. Serra • g = .090 x 1000 = 0,32 ⇒ 1 serra 283 Capacidade instalada - Cálculo de necessidades 4. Plaina • g = .120 x 1000 = 0,42 ⇒ 1 plaina 283 5. Forno • g = ( .011 + .010 + .009 ) x 1000 = 0.11 283 1 forno Capacidade instalada – cálculo de necessidades 6. Retífica Externa • G = ( .040 + .040 + .055 + .033 ) x 1000 = 0,77 283283 ⇒⇒⇒⇒ 1 retífica Controles gerenciais tempo padrão parâmetro de medida para os controles do chão de fábrica : a) definição dos controles gerenciais de manufatura; b) definição de arranjo físico (lay-out) , juntamente com o roteiro de fabricação; c) definição dos tempos totais de fabricação (lead time). • O chão de fábrica é gerenciado pelo seu corpo gerencial , composto de supervisores , gerentes e diretor de operações. • O corpo gerencial necessita de controles para poder ter condições de admnistrar prazos , quantidades , programas de produção. Controles gerenciais produção. • Os indices de eficiencia operacional , utilização de equipamentos e produtividade são os controles principais . • Podem ser aplicados a uma máquina, conjunto de máquinas e para todo o chão de fábrica Controles gerenciais tpi - tempo padrão de um produto i g - numero de peças do produto i Controles gerenciais Tempo padrão de uma peça com p operações Tempo padrão de um produto , com g peças Tempo padrão para N produtos N T Controles gerenciais Programa de Produção Produto Quantidade 1 a1 2 a2 3 a3 . . N aN Controles gerenciais T Tempo padrão total para N produtos , N Tempo padrão total considerando-se g peças por produto e p operações por peça Controles gerenciais Tempo trabalhado Parque de máquinas – r máquinas i Tempo disponível i Controles gerenciais Tempos improdutivos Tempo total trabalhado Controle gerenciais Eficiência operacional Define a precisão que foram definidos e fixados os tempos padrões das operações fixados os tempos padrões das operações de manufatura . A eficiência operacional será 1 se todo o tempo trabalhado na máquina foi convertido em tempo padrão. Eficiência operacional N Controles gerenciais Utilização de equipamentos Definida como a relação do tempo realmente trabalhado e o tempodisponíveltrabalhado e o tempo disponível Mede o aproveitamento e o uso de equipamentos Controles gerenciais Utilização de equipamentos Controles gerenciais Índice de produtividade • Definido como produto da eficiência e pela utilização u. • Será numéricamente igual a utilização se a eficiência for 1 . • O índice de produtividade é o mais geral , levando em consideração todos os fatores Controles gerenciais Produtividade N g Controles gerenciais- Conclusões 1) Possível controlar-se completamente qualquer instalação fabril cujos produtos tenham seus roteiros de fabricação e tempos padrões bem definidos. 2) Os índices de eficiência, utilização e produtividade podem ser definidos a priori, como metas administrativas a serem atingidas ao longo de um período de tempo.atingidas ao longo de um período de tempo. 3) A eficiência tende a 100% se o tempo padrão foi bem dimensionado. 4) A utilização u deverá ser administrada de modo a ser maior possível. Quedas de volume e/ou problemas de gerenciamento são medidos por esse índice. Controles gerenciais- conclusões Assumindo-se que todas as paradas de máquinas são incluídas no tempo improdutivo tI : • tempos de montagem de máquinas ts, assumem importância quando cresce a diversificação de produtos e importância quando cresce a diversificação de produtos e peças . Devem ser tratados como porção tecnológica do tempo tI • Outros tempos improdutivos espelham a qualidade de gestão de áreas admnistrativas . Devem ser tratados como porção administrativa do tempo tI Controles gerenciais A partir da determinação correta dos tempos padrões, a eficiência operacional medirá a capacidade e isenção organizacional na determinação do trabalho . • O índice de utilização representa a situação gerencial e • O índice de utilização representa a situação gerencial e de vendas da empresa. • Análise do índice de produtividade nem sempre é fácil . É mais conveniente analisá-lo pelos seus índices componentes. 2.2 Seleção da peça em bruto: aplicação da tecnologia de grupo Família de peças 140Família de peças -features Famílias de produção (a) método visual (b) métodos heurísticos (c) classificação e codificação (d) análise do fluxo da produção (“Production Flow Analysis - PFA”)
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