Mini-Projeto · Modelar um componente para maquinação CNC
Contexto
A oficina "Metalfix" subcontratou a tua turma para preparar o modelo CAD 3D de um suporte de fixação para sensor, uma pequena peça mecânica em alumínio que vai ser produzida por maquinação CNC. A oficina só recebe modelos prontos para o CAM: sólido fechado, origem alinhada com o zero peça, sobreespessuras e raios de canto já verificados contra o catálogo de ferramentas disponível.
Trabalhas individualmente ou a pares. Entregas o modelo CAD e um pequeno dossiê técnico que justifica cada decisão de modelação perante a ficha de fabrico fornecida.
Requisitos
Funcionais
- Peça modelada a partir de um bloco em bruto de 100 × 60 × 20 mm em alumínio 6082.
- Face superior reduzida à cota final de 15 mm, com 0,4 mm de sobreespessura de acabamento.
- Uma cavidade retangular (rasgo) de 6 mm de profundidade, com cantos internos de raio de projeto Rcanto = 4 mm, também com sobreespessura de acabamento de 0,4 mm no fundo e nas paredes.
- Escolha justificada de uma fresa de topo plano do catálogo (D = 6, 8 ou 10 mm) compatível com o raio de canto exigido.
- Sistema de eixos e zero peça alinhados com a referência peça indicada na ficha de fabrico (canto superior esquerdo da face superior, Z0 no topo).
- Pelo menos 1 furo de fixação, cotado a partir do zero peça.
- Geometria complementar de aperto (uma superfície ou saliência para prender a peça, se a forma o justificar).
- Modelo final exportado em STEP, esquema AP242.
Não-funcionais
- Modelo é um sólido único e fechado, sem superfícies soltas.
- Todas as cotas do dossiê batem certo com as do modelo (nenhuma conta com o resultado errado).
- Dossiê explica a escolha da ferramenta com a regra Rcanto ≥ Rferramenta.
- Indicação clara, no dossiê, dos parâmetros de corte (n, Vf) para a ferramenta escolhida.
Fases
Fase 1 · Ler a ficha de fabrico (2h) Confirmar material, dimensões do bruto, cota final, profundidade da cavidade e raio de canto exigido. Anotar o zero peça definido.
Fase 2 · Modelar o bruto e a face final (3h) Sketch e extrusão do bruto (100 × 60 × 20 mm); segundo sketch e corte até à cota final de 15 mm, com a origem alinhada ao zero peça.
Fase 3 · Modelar a cavidade e verificar o raio (4h) Sketch da cavidade com cantos Rcanto = 4 mm; extrusão de corte a 6 mm de profundidade. Escolher a fresa do catálogo e verificar a regra Rcanto ≥ Rferramenta.
Fase 4 · Sobreespessuras e furo de fixação (3h) Calcular e documentar as cotas de desbaste e acabamento (face e cavidade, sobreespessura de 0,4 mm). Modelar o furo de fixação cotado a partir do zero peça.
Fase 5 · Geometria complementar e verificação do sólido (2h) Acrescentar geometria de aperto, se necessário. Confirmar que o modelo é um único sólido fechado.
Fase 6 · Parâmetros de corte e exportação (4h) Calcular n e Vf para a ferramenta escolhida. Exportar o modelo em STEP AP242 e confirmar a exportação num visualizador neutro.
Fase 7 · Dossiê e apresentação (2h) Reunir as contas e justificações num dossiê; apresentar o modelo e as decisões à turma.
Critérios de avaliação
| Critério | Peso |
|---|---|
| Leitura correta da ficha de fabrico | 10% |
| Modelo (sólido fechado, bruto e face final corretos) | 20% |
| Cavidade e raio de canto (regra Rcanto ≥ Rferramenta aplicada e verificada) | 20% |
| Sobreespessuras corretas (face e cavidade) | 15% |
| Zero peça, origem e furo de fixação | 15% |
| Parâmetros de corte e exportação em STEP AP242 | 10% |
| Dossiê e apresentação | 10% |
Erros comuns
- Modelar a cavidade com o raio de canto do desenho, mas esquecer de o comparar com o raio da ferramenta antes de a escolher no catálogo.
- Aplicar a sobreespessura só na face, esquecendo o fundo e as paredes da cavidade.
- Colocar a origem do sketch base num ponto diferente do zero peça indicado na ficha, "por ser mais fácil desenhar".
- Exportar em STL em vez de STEP AP242, achando que "dá o mesmo".
- Deixar o modelo com superfícies soltas em vez de um sólido único e fechado.
- Escolher uma fresa só pelo diâmetro que está disponível, sem verificar a regra Rcanto ≥ Rferramenta.
Bónus (opcional)
- Adicionar um segundo furo de fixação e recalcular as cotas a partir do mesmo zero peça.
- Modelar o dispositivo de aperto (mordente) e correr uma simulação gráfica simples para verificar colisões.
- Recalcular os parâmetros de corte (n, Vf) para a mesma peça em aço inoxidável, comparando os valores com os do alumínio.
- Exportar também uma versão em STL, e discutir no dossiê para que serviria (nunca para acabamento fino).
Reflexão
No dossiê final, responde: porque é que a fresa de D = 10 mm do catálogo não pode ser usada nesta cavidade, mesmo sendo a mais robusta e a que teria maior produtividade? E explica, com as tuas palavras, porque é que a origem do modelo CAD nunca deve ser escolhida por conveniência de quem desenha.