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Projeto_Final_CFAC
- 1. Relatório de Projeto Prático 2012/2013 Conceção de Fabrico Assistidos por Computador Autor: João José Veiga Viveiros Nº 65436 Docentes: Carlos Alberto Moura Relvas José Carlos Pinto de Almeida Freitas
- 2. departamento de engenharia mecânica universidade de aveiro theoria poiesis praxis 2 INDÍCE INDÍCE.................................................................................................................................2 INTRODUÇÃO.......................................................................................................................3 OBJETO ORIGINAL................................................................................................................5 MATERIAIS E PROCESSOS DE FABRICO...................................................................................7 MODELAÇÃO 3D.................................................................................................................11 FOTO REALISMO.................................................................................................................12 DOCUMENTAÇÃO TÉCNICA.................................................................................................12 PROPOSTASALTERNATIVAS ................................................................................................13 CONCLUSÕES.....................................................................................................................14 BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................................15 ANEXO...............................................................................................................................16
- 3. departamento de engenharia mecânica universidade de aveiro theoria poiesis praxis 3 INTRODUÇÃO No ambito da disciplina de CFAC (Conceção de fabrico assistidos por computador) foi proposto o tema de projeto “Mobilidade e Transporte” como base para o desenvolvimento do produto. Esta é uma disciplina que tem por objetivo o aprofudamento dos conhecimentos a nível da conceção indústrial de um determinado produto. Este desenvolvimento foi feito com base num produto ja existente podendo ser considerado como um trabalho de engenharia inversa, pois consiste na digitalização (aquisição de forma) de um produto já existente com a finalidade de melhorar/otimizar ou até elaborar a sua re-função como foi proposto pelos docentes. O método de digitalização foi conseguido por elaboração de esboços em papel, usando como referência, medidas extraidas manualmente do produto existente, que posteriormente foram introduziadas no software escolhido para a elaboração deste trabalho – SolidWorks 2012. A modelação é uma atividade que permite criar sistemas mecânicos e desenhos técnicos. Os desenhos 2D são extremamente úteis para realizar estudos diversos, como por exemplo de cinemática. Este processo de digitalização pode ser feito recorrendo a métodos tecnológicos mais avançados como por exemplo, medição óptica por contato ou sem contato, de modo a conseguir uma digitalização que proporcioná-se maior fidelidade ao modelo físico. Como um dos objetivos seria aprofundar os conhecimentos e dominar uma ferramenta de modelação 3D, as peças foram medidas recorrendo a ferramentas usuais de oficina como paquímetro e transferidor e introduzidas manualmente no software. A proposta relativa a este tema de trabalho final da disciplina foi um helicóptero telecomandado modelado à escala excluindo alguns detalhes como circuitos elétricos, fios ou pilhas. A escolha deste objeto de estudo deve-se ao fato da sua modelação requerer alguma habilidade tanto nos seus componetes, como no conjunto em geral e desta forma se conseguir atingir os objetivos de complexidade do projeto. Ao longo do semestre foi desenvolvido também um trabalho complementar sobre materiais e processos de fabrico que servirá para enriquecer o presente relatório através de tabelas. O software escolhido também nos permite a introdução dos materiais constituintes dos componentes modelados.
- 4. departamento de engenharia mecânica universidade de aveiro theoria poiesis praxis 4 Os processos de fabrico dos componentes do produto a modelar foram escolhidos de forma a tornar o nosso produto mais económico mantendo as suas características mecânicas coerentes de acordo com as necessidades, ou seja, se tivermos em conta que o helicóptero trabalha por infravermelhos e há um alcance com um raio de cerca de 2 metros do controlador, não há necessidade de utilizar materiais que resistam a quedas de 5 metros de altura, por exemplo. De forma resumida, o presente trabalho consiste basicamente em quatro fases distintas. A primeira fase diz respeito à desmontagem de todos os compoentes constituintes do helicóptero de forma a extrairmos de forma clara, toda a informação necessária de cada um, para se proceder à segunda fase. Esta é a fase de modelação ou digitalização do sistema, introduzindo as cotas obtidas por medição dos componentes e utilizado as funções do software digital tais como, funções espelho, estrusões, modelação de superfície, etc. Nesta fase podemos ainda introduzir os materiais constituintes de cada componente. Na terceira fase houve pesquisa e revisão de matéria associada ao desenho técnico e a elaboração dos desenhos 2D dos componentes, assim como vistas explodidas e tabela de materiais. A fase final consiste no fotorealismo e re- função do objecto de estudo. Para tal usou-se o Keyshot e alguma imaginação. Uma das refunções possíveis e a que foi efetivamente explorada neste projeto seria remover a cauda do helicóptero e substituir por uma base de sustentação, para obter a função de ventoinha, que pode ser bastante útil se estivermos a pensar em brincar com o helicóptero no quintal das nossas casas em pleno verão.
- 5. departamento de engenharia mecânica universidade de aveiro theoria poiesis praxis 5 OBJETO ORIGINAL Como referido anteriormente, o objeto de estudo proposto foi um helicóptero de forma a enriquecer os conhecimentos sobre modelação 3D no ambito do desenvolvimento do produto pois possui formas complexas que permitem explorar em grande parte as funcionalidades basicas e avançadas do software utilizado. Na figura [1] podemos ver o aspeto do helicóptero inteiro e na figura [2] desmontado. Este objeto apresenta componentes de vários materiais e diversos métodos de produção poderiam ser propostos. Figura 1- Objeto proposto para o projeto final da disciplina de CFAC antes da fase de desmontagem.
- 6. departamento de engenharia mecânica universidade de aveiro theoria poiesis praxis 6 Figura 2- Aspeto do objeto proposto para o projeto final da disciplina de CFAC após desmontagem. Podemos observar que na figura algumas peças se encontram ainda acopladas para se ter noção geral da localização de algumas peças importantes. A roda dentada de Nylon está colada ao eixo principal, e para não danificar o equipamento assim permaneceu.
- 7. departamento de engenharia mecânica universidade de aveiro theoria poiesis praxis 7 MATERIAIS E PROCESSOS DE FABRICO Abaixo pode-se observar a tabela de materiais e processos selecionados para o objeto em estudo assim como a aparência de cada componente constituinte após a aplicação do devido material. A cobertura frontal encontra- se colorida de forma a destinguir e realçar a preceção sobre o componente em si. A informação contida nesta tabela é semelhante á que podemos encontrar no milestone 2. Como foi proposto, os componentes normalizados não se encontram nesta tabela.
- 8. departamento de engenharia mecânica universidade de aveiro theoria poiesis praxis 8 Tabela 1 : Componentes, Materiais e Processos de Fabrico Imagem Item Descrição Materiais Processo Hélices Componente ligeiramente flexível e resistentepara aguentarimpactos ligeiros. Polietileno(PE) Injeção Base Sustentaopesodo helicópteroe confere posiçãoestável quandoparado.A combinaçãodosdois polímerosconfere resistênciaa queda. Poliestireno(PS) + Polibutadieno Injeção Segura- Contrapesos Esta estruturapode estarsujeitaa partir nas quedase por este motivose deve conferiralguma resistênciausando Polibutadienocomo aditivo. Poliestireno(PS) + Polibutadieno Injeção Engrenagens Material duro, resistente e com baixocoeficiente de fricção.Estas rodas dentadastêmde estar preparadaspara grandes RPM. Nylon CNC
- 9. departamento de engenharia mecânica universidade de aveiro theoria poiesis praxis 9 Veio Principal e veio Secundário Poderiaserusadoo alumíniomaspor razões económicase dadaa dimensãodosistema não se justifica. Latão Extrusão Corpo Central Constituidoporduas metadese servemde estruturados componentes eletricos, engrenagense periféricos. Poliestireno(PS) + Polibutadieno Termoformação Cauda Esta peça está acopladaao corpo do helicóptero. Poliestireno(PS) + Polibutadieno Injeção Peças de ligação ao segura contrapesos Esta estruturapode estarsujeitaa partir nas quedase por este motivo deve se conferir algumaresistência usandoPolibutadieno como aditivo. Poliestireno(PS) + Polibutadieno Injeção Contrapesos Precisade serpesado o suficientepara equilibrarashélices superiores. Latão Trefilagem + Corte Cobertura Frontal Ligeiramente Fléxivel e resistente. Polietileno(PE) Termoformação
- 10. departamento de engenharia mecânica universidade de aveiro theoria poiesis praxis 10 Encaixe das hélices Estas peçasestão acopladas ao corpo do helicóptero vialigaçãopelos veiosdaestrutura das hélices. Poliestireno(PS) + Polibutadieno Injeção Acopla Veios Esta estruturapode estarsujeitaa partir devidoaquedasou flexãoe poreste motivo deve se conferir algumaresistência usandoPolibutadieno como aditivo. Poliestireno(PS) + Polibutadieno Injeção Acopla Cobertura frontal + Corpo Central Estrutura sujeitaa flexão.Componente base para união entre o "cockpit"e o corpo central do helicóptero. Poliestireno(PS) + Polibutadieno Injeção
- 11. departamento de engenharia mecânica universidade de aveiro theoria poiesis praxis 11 MODELAÇÃO 3D Como referido anteriormente, durante todo o processo de modelação 3D foi utilizado o software SolidWorks 2012.O aspeto final do produto pode ser visto na figura [3]. Alguns componentes constituintes como a cobertura frontal (“cockpit”) foram pintados utilizando as ferramentas usuais do solidworks. Outros componentes como as asas e os eixos, por exemplo, estão com a cor original do material constituinte. Foi conseguida uma utilização global das ferramentas de modelação 3D disponíveis no software. Ferramentas avançadas como modelação de superficie, “Lofts” em varios planos e função de espelho estão presentes. As engrenagens encontram-se funcionais como se poderá ver na assemblagem do produto final em formato digital. Figura 3 – Aspecto final da modelação CAD.
- 12. departamento de engenharia mecânica universidade de aveiro theoria poiesis praxis 12 FOTO REALISMO Na figura [4] podemos observar o fotorealismo criado usando o programa Keyshot que faz rendering de componentes do SolidWorks utilizando uma imagem de um heliporto, como fundo, obtida usando o google imagens. Este software não é gratuito e dai a aparecimento do nome do programa usado por cima da imagem. Figura 4 – Aspeto no nosso trabalho final aplicando um pouco de realismo com uma resolução de 1920x900. DOCUMENTAÇÃO TÉCNICA A numeração e tabela de materiais correspondente aos componentes do produto final desenvolvido pode ser encontrada no Anexo. A demais documentação pode ser encontrada em formato digital.
- 13. departamento de engenharia mecânica universidade de aveiro theoria poiesis praxis 13 PROPOSTASALTERNATIVAS A proposta de re-função para o nosso helicóptero seria, como falado inicialmente, a criação de um componente que podesse substituir a cauda e servir de base de sustentação de modo a que o helicóptero pudesse ser utilizado como ventoinha refrigirante para o usuário do equipamento. Esta base teria de ser suficientemente pesada para que no movimento de rotação das hélices a estrutura não tombe, por isso o material recomendado será o latão mais uma vez. Na figura [4] podemos observar a proposta de re-função da estrutura. Figura 4 – Aspeto do produto final em modo de re-função/ventilação.
- 14. departamento de engenharia mecânica universidade de aveiro theoria poiesis praxis 14 CONCLUSÕES Após a realização deste trabalho concluí-se que o desenvolvimento de um determinado porduto é algo trabalhoso e requer alguma destreza e rapidez para ser efetuado em tempo útil em ambiente indústrial. Conclui-se ainda que é fundamental um bom dimensionamento dos componentes a nivel global para se conseguir uma montagem eficiente e funcional. Numa etapa final pode-se dizer que se adquiriu conhecimentos e destreza suficientes para subir mais um patamar no percurso do caminho da Engenharia Mecânica. Nota-se um grau de evolução consistente ao longo do processo de realização deste projeto final para a disciplina de CFAC e é sentido que foram atingidos, em grande maioria, os objetivos pretendidos com este trabalho. Este projeto conseguiu revelar as maiores dificuldades e entraves que podemos encontrar neste tipo de trabalhos, contribuindo assim para uma maior eficiência e rapidez na realização de projetos futuros. Por fim, é de referir que o projeto será sujeito a melhorias numa posterior fase de avaliação. Haverá a tentativa de melhorar o fotorealismo utilizando outro software ( não foi feito antes por problemas de compatibilidade que se tornaram mais demorados do que o esperado). Outra melhoria que se pretende, será a disponibilização dos restantes documentos técnicos em falta.
- 15. departamento de engenharia mecânica universidade de aveiro theoria poiesis praxis 15 BIBLIOGRAFIA Apontamentos de apoio a disciplina de Concepção e Fabrico Assistidos por Computador “Desenho Técnico Moderno” – A. Silva, C. Tavares Ribeiro, J. Dias, L. Sousa, 5ª Edição , Lidel “Desenho Técnico Básico 3” – J. Morais, 23ª edição, Porto Editora
- 16. departamento de engenharia mecânica universidade de aveiro theoria poiesis praxis 16 ANEXO