O design de assentos personalizados produzidos em espumas de poliuretano (PU) é uma opção para melhorar o conforto e o posicionamento das pessoas com deficiências que passam horas do dia sentadas na mesma posição. Estas superfícies de suporte aumentam a área de contato entre o assento e o usuário, o que melhora na distribuição do seu peso, diminuindo as pressões localizadas que geram problemas como úlceras de pressão. A grande maioria dos equipamentos destinados à produção destes assentos são dedicados, ou seja, especialmente desenvolvidos para este propósito, assim como suas ferramentas. Estes fatores aumentam o custo do produto final e restringem o número de pessoas que poderiam desfrutar de equipamentos personalizados. Neste sentido, a presente pesquisa objetiva estabelecer rotinas de desenvolvimento e produção de assentos personalizados para usuários de cadeiras de rodas manufaturados através de usinagem CNC convencional com a utilização de espumas de poliuretano. Para isto, foram ensaiados parâmetros (rotação e avanço) de usinagem CNC para cortar as espumas de PU. Os desbastes foram analisados quanto a precisão do corte e rebarbas em sua superfície, e os parâmetros selecionados como adequados para o corte foram então transpostos para ensaios de acabamento. Sendo as espumas de PU materiais flexíveis, a forma gerada foi verificada através da digitalização tridimensional. Para avaliar a deformação em peças maiores, os parâmetros foram testados em assentos e então analisados mais uma vez através da digitalização. Foram testados três combinações de velocidades de avanço, mantendo a rotação a 24.000 RPM por ter se mostrado mais adequada. Para validação da pesquisa, um estudo de caso foi executado com a melhor combinação de velocidade de avanço, verificadas anteriormente. Com esta pesquisa, foi comprovada a viabilidade da produção de assentos personalizados em espumas de PU flexível através da usinagem CNC. Também, com a produção destes é possível levar ao usuário um equipamento que melhora a distribuição das pressões na superfície do assento, fato verificado através de um tapete medidor de pressões. / The design of customized seats manufactured in polyurethane foams is and alternative to improve comfort and positioning for people with disabilities, as those people spend hours of the day seated in the same position. These support surfaces increase the contact area between the seat and user. This aspect improves weight distribution reducing localized pressures that can generate scars. The great majority of equipments and tools destined to the manufacture of these seats are dedicated, i.e. specially developed to this purpose. These factors enhance the final product cost and restrict the number of people who could enjoy customizes equipments. In this sense, the present research aims at establishing development and production routines of customized seats for wheelchair users manufactured through conventional CNC machining of polyurethane foams. It was tested parameters (spindle and feed rates) of CNC machining to cut polyurethane foams. The selected parameters were then transposed to finishing tests. As polyurethane foams are flexible materials that tend to deform, the distortions on the generated geometry were analyzed through tridimensional scanning. The parameters were then tested and the distortion was analyzes in bigger pieces. It was tested three combinations of feeds, keeping the spindle at 24.000 RPM (more adequate according t previous tests). A case study was also executed to validate the research. This study proves the viability of customized seat manufacture in polyurethane foams through CNC machining. It also provides the user an equipment that can improve the pressure distribution in seats surfaces, verified through a mat measurer system.

Tendo em vista ganhos expressivos na inovação e na competitividade, o setor joalheiro nacional busca constantemente incorporar novos recursos a fim de eliminar erros e agilizar a fabricação de modelos. Dentre as diversas tecnologias passíveis de serem empregadas na produção de joias, a usinagem CNC, é amplamente utilizada por empresas de todos os portes. A usinagem, associada à microfusão, aprimora o processo de produção de joias em larga escala, pois reduz o índice de retrabalho, de perda de material e garante maior qualidade e produtividade mantendo a expressividade formal da peça original. O presente trabalho propõe um estudo acerca das tecnologias de modelagem do setor joalheiro, dando foco aos processos de fresamento. Com o auxílio da digitalização tridimensional, foi feita uma análise comparativa das etapas envolvidas no processo de fabricação de joias. Foi possível verificar, pelos resultados obtidos, que a influência da velocidade de avanço no acabamento das peças: velocidades mais baixas resultaram em superfícies com menor rugosidade aparente e permitiram a obtenção de seções mais estreitas. Além disso, os ensaios possibilitaram a definição das velocidades adequadas para a relação produtividade versus acabamento. Foram ainda determinadas relações entre as propriedades mecânicas do material e os parâmetros testados, comprovando-se que, dentre as ceras estudadas, aquela de maior dureza (63 na escala Shore D) resulta em melhores condições de acabamento. Este trabalho indica a viabilidade de otimização do processo de fabricação de joias, pois avalia as condições de usinagem em relação ao tempo, bem como a possibilidade de redução das operações de acabamento realizadas após obtenção dos modelos por usinagem. Análises realizadas por digitalização tridimensional indicam que o principal ponto de perda dimensional é a etapa de confecção dos moldes de borracha de silicone e injeção de cera, seguido pela usinagem dos modelos. Entretanto, se esse significativo desvio resultante da produção dos moldes e da injeção for corrigido, a qualidade superficial dos modelos obtidos por usinagem CNC passa a ser fundamental. Esses processos devem, portanto, ser reavaliados, a fim de reduzir os erros gerados nas etapas intermediárias da produção de joias em larga escala. / Given significant gains in innovation and competitiveness, the national jewelry sector constantly seeks to incorporate new features, in order to eliminate errors and streamline the manufacturing of models. Among the various technologies that can be used to produce jewelry, CNC machining, is widely used by businesses of all sizes. Machining process associated with casting, improves the large-scale production of jewelry, because it reduces the rework rate, material loss and ensures higher quality and productivity while maintaining the formal expressiveness of the original part. This research proposes a study about modeling technologies of the jewelry industry, giving focus to milling processes. Aided by three-dimensional scanning, it was performed a comparative analysis of the involved steps in the manufacturing process of jewelry. Based on obtained results, it was possible to verify the influence of feed speed in the finishing of parts: lower feed speeds resulted in surfaces with roughness less apparent and allowed to obtain narrower sections. Moreover, the tests enabled the definition of appropriated feed speeds to the ratio productivity versus finishing. Relationship between mechanical properties and tested parameters was determined, proving that among the studied waxes, the hardest one (63 in Shore D scale) results in better finish. This study indicates the optimization feasibility of jewelry manufacturing process, once it evaluates the machining conditions in relation to time, as well as the possibility of reducing the finishing operations carried out after obtaining models by machining. Analyses performed by three-dimensional scanning indicate that the greater dimensional loss is in the steps of silicon rubber mold production and wax injection, followed by the machining process of models. However, if this significant deviation from production of molds and injection is corrected, the surface quality of models obtained by CNC machining becomes crucial. Therefore, these processes must be reevaluated in order to reduce errors generated in intermediate stages on large-scale production of jewelry.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema para automatizar o planejamento de processo na fabricação de peças por usinagem, adotando uma metodologia semi-generativa, ou híbrida, que se utiliza de informações de arquivos gráficos padrão STEP. O sistema interpreta o arquivo STEP (protocolo de aplicação AP203) de um sistema CAD qualquer e identifica as geometrias existentes no arquivo. Um algoritmo desenvolvido inicialmente para geometrias cilíndricas, possível de ser implementado para outras geometrias, como furos e rasgos de chavetas. Com as informações provenientes do algoritmo de interpretação do STEP, o sistema interage com um banco de dados para planejar as etapas de usinagem do produto. O banco de dados contém informações relativas a máquinas, ferramentas, operações e materiais. Rotinas associadas ao banco de dados permitem a definição e seleção de parâmetros de usinagem e máquina otimizadas a cada etapa do processo, adequadas ao projeto do componente. O sistema é considerado semi-generativo, na medida em que permite ao processista acrescentar novas etapas de processo caso o produto tenha outras features manufaturáveis, que não tenham sido obtidas de forma automática. O resultado do sistema permite a geração do plano de processo otimizado para determinado componente em função das informações disponibilizadas no banco de dados de manufatura. / This work presents the development of a system for process planning automation manufacturing parts by machining. A hybrid methodology was adopted using information from standard STEP graphical files. The system interprets the design of geometries file STEP (ISO application protocol AP203) in a system CAD with an algorithm developed initially for cylindrical geometries, being possible to be implemented for other geometries, as holes and slots. As the information proceeding from the interpretation algorithm of the STEP, the system interacts with the planning the stages of product machining. The data base contains relative information from the machines, tools, operations and materials. Routines associated with the data base allow the definition and election of parameters to optimized process machining and machine to each stage of the process, adjusted to the component project. The process planning system is based in three modules: the algorithm for interpretation STEP files, the data base with the manufacture information and the system graphical interface. The system is considered hybrid, in a sense that allows the user to add new stages to the process in the case that the product has others features manufactured that have not been recognized of automatic form. The result of the system allows the generation of an optimized process plan for determined component in relation to the information available in the manufacture data base.

Este trabalho apresenta resultados de testes com processo de usinagem para diferentes ferramentas de torneamento. Foram realizados ensaios para avaliar a diferença de comportamento quantoa esforçosde cortee acabamentosuperficialem operaçãode torneamento para um mesmo tipo de ferramenta, com variação na superfície de saída, sendo uma com quebra cavaco com outra de superfície de saída lisa. O material usinado foi aço ao carbono 1045 recozido, testado para duas diferentes velocidades, variando-se também a profundidade de corte e avanço para cada ensaio. Os testes foram executados em um torno mecânico convencional, onde as variáveis do processo foram coletadas com um sistema de aquisição de dados, através de um dinamômetro piezoelétrico para avaliação das forças de corte e um rugosímetro portátil para medida da rugas idade superficial. Observou-se nos resultados, uma forte diminuição dos esforços quando aplicada a ferramenta sinuosa com quebra-cavaco, bem como melhoria nas características do cavaco. Em relação à rugas idade superficial houve uma pequena melhora quando utilizada a ferramenta com superfície de saída lisa, situação decorrente das condições de remoção do cavaco. / This wark presents the results af machiningpracess tests with different turning tools. Tests were done to evaluate behaviors differenceson cutting efforts and surface finishing in turning operations to a same type of tool, with a variation on rake face, where one had a chipbreaker groove and the other are flat. The machining material was 1045 annealed carbon steel, tested to two different cutting speeds, changing also the depth of cut and the feed rate for each case. The tests were done in a conventionallathe, where the process variances were collected by a data acquisition system, through a piezoelectric dynamometer to evaluate the cut efforts and a portable rugosimeter to measure the surface roughness. The results show a strong reduction of the efforts when grooved tools with chip-breaker were applied as well an improvement on the chip characteristics. In relation to the surface roughness, it was observed a slight improvement when the tlat tool was used, because ofthe conditions of chip remova!.

Este trabalho descreve uma metodologia para a geração de programas CNC para otimizar um sistema produtivo. Quanto às informações geométricas, o sistema caracteriza-se por utilizar os ciclos de usinagem que o comando da máquina disponibiliza, por possibilitar a aplicação de ciclos desenvolvidos com recursos de programação parametrizada e por gerar novos ciclos, através de uma linguagem genérica, proposta neste trabalho, em um editor de programação parametrizada. Quanto aos dados tecnológicos, ou seja, as condições de usinagem definidas no código de programação, o sistema permite a otimização dos parâmetros de corte através de um banco de dados com informações realimentadas com resultados obtidos da produção. A análise da viabilidade da metodologia proposta é realizada através da implementação de um protótipo de um sistema dedicado à programação de tornos CNC. O protótipo é composto de aplicativos computacionais desenvolvidos e orientados à otimização do sistema produtivo. A metodologia para geração de funções CAD/CAM foi implementada e testada mostrando resultados eficientes. O protótipo implementado como um conjunto de ferramentas aplicativas integradas é de fácil operação e utilização unindo todos os módulos projetados. / This study describes a methodology for the generation of CNC programs to optimize a productive system. Regarding geometrical information, the system is characterized by the use of machining cycles that the machine tool control provides because a allows the application of cycles developed with parameterized programming and by generation of new cycles, through a generic language, proposed in this study on a parameterized programming editor. As for technological data, i.e. the machining conditions set out in the programming code, the system allows the optimization of cutting parameters through a data base with information fed back with results of production. The feasibility analysis of the proposed methodology is accomplished through the implementation of a prototype of a system dedicated to programming CNC lathes. The prototype consists of computer applications developed and oriented to the optimization of the production system. The methodology for the generation of CAD/CAM functions has been implemented and tested showing effective results. The prototype implemented as an integrated set of applicative tools is of easy operation and use connecting all designed modules.

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Orientador: Amilcar Porto Pimenta / Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T14:56:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soares_SergioLeal_M.pdf: 10822438 bytes, checksum: bf38004d90969d8ce0aa87842d2431f9 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Da constante necessidade de aperfeiçoar a fabricação de produtos, as indústrias têm introduzido em suas linhas de fabricação diversos conceitos já consagrados para estabelecer a qualidade otal nas suas concepções, garantindo que seus produtos estejam dentro das especificações e que todos enham o mesmo resultado funcional. Na fabricação de motores ocorre a mesma tendência. Eles necessitam de processos confiáveis na concepção, buscando repetibilidade dos resultados, onde o motor tem grande influencia nos veículos que os equipa, sendo esses grandes fontes de emissões de poluentes. Dessa forma, é muito importante aperfeiçoar o funcionamento dos motores, para que haja redução nas emissões. Além disso, é necessário efetuar melhorias funcionais, atendendo as exigências feitas pelo mercado, reduzindo as perdas de potência e o consumo de combustível. Uma das formas para aumentar o rendimento funcional do motor é aperfeiçoar a passagem do ar de admissão dentro do motor. Isto pode trazer como resultado redução do consumo de combustível, aumento de potência, redução de temperaturas e pressões internas no motor, redução de desgaste dos componentes, aumento de vida útil, redução dos níveis de emissões e melhorias na condução do veículo, principalmente na partida do veículo. Porém, mesmo tendo um bom projeto, é necessário conhecer as conseqüências quando ocorrem dispersões no processo de fabricação, sabendo também o quanto o produto é susceptível a possíveis falhas de fabricação. Na produção dos cabeçotes existem diversos pontos críticos que podem gerar falhas de posicionamento da peça durante o processo de usinagem. Para reduzir essas falhas foi construído um dispositivo de fixação da peça na operação de usinagem dos primeiros furos. Mesmo com esse dispositivo, algumas peças ainda ficam fora da especificação dimensional. O grande interesse desse trabalho é conhecer, através de avaliações dimensionais, testes funcionais em bancada de fluxo e em dinamômetro (ensaio de desempenho a plena carga e emissões), se existe alguma influência gerada pela dispersão da usinagem dos furos das guias no cabeçote de um certo motor e quantificar essa diferença. Para isso, foram confeccionados três grupos de quatro cabeçotes cada onde o primeiro grupo tem suas dimensões dentro da especificação, escolhido como padrão, o segundo grupo tem a cota de posicionamento do furo da válvula de admissão 1,5 mm fora do especificado a esquerda e o terceiro grupo tem esta mesma cota 1,5 mm fora do especificado a direita. Todos os cabeçotes foram testados no mesmo conjunto motor-dinamômetro e com mesma instrumentação, para aumentar a confiabilidade dos resultados. Constatou-se uma variação de 4% em média no número de swirl nos cabeçotes alterados em relação ao grupo padrão. Foi mostrado ainda que a influência provocada pelas dispersões dimensionais não afetaram significantemente o desempenho do motor / Abstract: The constant need to improve the manufacturing of products, industries have introduced into their production lines several existing concepts to estabilish total quality in their designs, ensuring that their products are within specifications and that they all have the same functional outcome. In the engines manufacturing, the same trend can be seen. They need reliable processes in the design, seeking repeatability of results, since they have great influence in vehicles (large sources of emissions). Thus, it is very important to improve the engine's functioning, in order to reduce emissions. Furthermore, it is necessary to make functional improvements, meeting the requirements made by the market, reducing power losses and fuel consumption. One way to increase the engine functional efficiency is to improve the airflow intake inside the engine. This could bring as a result a reduction in fuel consumption, increased power, lower temperatures and pressures inside the engine, reduced wear of components, increased life cycle, reduced emission levels and improved vehicle drivability, especially at the vehicle startup. However, even with a good design, it is necessary to know the consequences when dispersions occur in the manufacturing process, also knowing how the product is susceptible to possible manufacturing faults. In the cylinder-heads production, there are several critical points that can generate position failure of the working piece during the machining process. To reduce these failures, a fixing device was built in the operation of machining the first holes. Even with this device, some parts are still out of dimensional specification. The great interest of this work is to know, through dimensional assessments, functional testing flow and dynamometer in lab scale (performance at full load and emissions tests), if there is any influence caused by the dispersion of an engine cylinder-head guide holes machining and quantify this difference. For so, three groups of four cylinder-heads each were created, where the first group has its dimensions within the specification, chosen as standard; the second group has a quota of positioning hole inlet valve of 1.5 mm out of specification at left; and the third group has the same dimension of 1.5 mm out of specification at right. All cylinder-heads were tested in the same engine-dynamometer set and with the same instrumentation, in order to increase the reliability of results. There was an average variation of 4% in the number of swirl in the cylinder-heads changed regarding the standard group. It was also shown that the influence caused by the dimensional dispersions did not significantly affect the engine performance and emission level / Mestrado / Motores / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T14:51:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pires_BrunoJorge_M.pdf: 4048093 bytes, checksum: 91ac8c1d8bef0f7903675a183371c8bc (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Ligas de titânio já apresentam um papel de grande importância na indústria aeroespacial, petroquímica e de biomateriais. A combinação de alta resistência mecânica, baixa densidade, resistência à corrosão, biocompatibilidade, boa tolerância tecidual e manutenção de suas características em altas temperaturas, configuram o titânio como um material excepcional para projetistas de diversas áreas. Infelizmente, estas boas qualidades não se refletem na sua usinabilidade. Uma vasta lista de problemas devem ser contornados durante a usinagem de ligas de titânio dentre os quais, altas temperaturas e pressões de corte, baixo módulo de elasticidade (incentivador de vibrações), alta afinidade química com os materiais das ferramentas e problemas com integridade superficial das peças usinadas. Com o objetivo de aprimorar o entendimento da usinagem de ligas de titânio, em especial do processo de fresamento frontal da liga Ti-6Al-4V, o presente trabalho teve como enfoque tecnológico a influência do material do porta-ferramenta (haste de aço e de metal duro) e a geometria do inserto de corte (ângulo de saída neutro e positivo) sobre a vida da ferramenta e forças de usinagem (Força Radial, Tangencial e Axial). Análises de espectrometria de energia dispersiva foram conduzidas a partir de microscopia eletrônica dos insertos desgastados, permitindo a identificação dos elementos químicos presentes e avaliação dos mecanismos de desgaste predominantes. O principal resultado obtido indica que a utilização de ferramentas com haste de metal duro não representou benefícios em termo de vida da ferramenta, apresentando desempenho muito próximo das ferramentas com haste de aço / Abstract: Titanium alloys play a major role in the aerospace, petrochemical and biomaterials industry. The combination of mechanical strength, low density, corrosion resistance, biocompatibility and maintenance of these characteristics at high temperatures, shape titanium as a exceptional material for designers from different areas. Unfortunately, these impressive qualities reflect negatively on its machinability. A substantial list of problems must be overcome during the machining of titanium alloys, among them high temperatures and pressures of cut, low elasticity modulus (which is a motivational factor for vibrations), high chemical affinity with almost all tools materials and problems with surface integrity of machined parts. In order to improve the understanding of titanium alloys machining, in particular front milling of Ti-6Al-4V, the present thesis focused the influence of the tool holder material (steel and carbide) and the cutting insert geometry (neutral and positive rake angle) on the tool life and machining forces (Radial, Axial and Tangencial Forces). Analysis of energy dispersive spectroscopy were also conducted from scanning electron microscopy of wear inserts, allowing the identification of chemical elements and evaluation of wear mechanisms predominate. The main result indicates that the use of carbide tool holders not represent benefits in terms of life tool, with performance very close to the steel tool holders / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Olivio Novaski / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T07:03:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Deonisio_CarlosCesardeCastro_D.pdf: 16365372 bytes, checksum: fb0542af08c6aa67ad7bd3a1a196a1f3 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O principal objetivo deste trabalho é caracterizar a qualidade da superfície gerada no processo de fresamento em acabamento, com fresas de topo esférico, do aço para trabalho a frio ABNT D2, endurecido. Utilizou-se o método do planejamento fatorial e as variáveis de influência foram às condições de contato entre a ferramenta e a superfície usinada, os parâmetros de corte e o desgaste de flanco da ferramenta de corte (VB). O aumento da velocidade de corte muda o mecanismo de formação do cavaco, causando a diminuição da razão entre o aumento dos esforços de usinagem e da deflexão da ferramenta de corte em relação ao aumento da velocidade de corte, decorrente da mudança na distribuição de temperatura entre a ferramenta de corte, a peça e o cavaco. Há interação entre a velocidade de corte, o sobrematerial e o avanço, em relação à deformação, encruamento e conseqüente endurecimento da superfície usinada. O desgaste da ferramenta de corte tem significativa influência na integridade da superfície gerada. A velocidade de corte e o avanço por dente influenciam na segmentação do cavaco / Abstract: The main goal of this investigation is to characterize the quality of the generated surface, in the process of finishing milling, of the hardened steel for cold work ABNT D2. The method of factorial planning was used and the variables of influence were the conditions of contact between the cutting tool and the machined surface, the cutting parameters and the cutting tool wear. The increase of the cutting speed change the mechanism of chip formation, causing the reduction of the ratio of the increase of machining forces and the deflection of the cutting tool in relation to the increase of the cut speed, because of the change in the distribution of temperature between the tool, the part and the chip. There is interaction between cutting speed, feed rate and stock removal, in relation the deformation, strain hardening and consequent hardening of the surface machining. The wear of the cutting tool has significant influence in the integrity of the generated surface. The cutting speed and the feed for tooth influence the segmentation of the chi / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:45:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:10:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 07158.pdf: 11508502 bytes, checksum: 98450a4e95ed9ee46e9cd94023b1502e (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP