Positional and orientation tolerances are specified in the components of a mechanical assembly and are of great importance in design, as they affect its quality, reliability, and cost. Tolerance analysis is a method of stacking the tolerances parts of an assembly to achieve an overall value in a given direction. The opposite approach is tolerance synthesis, or allocation, where the tolerances of the components are adjusted through a determined criterion for compliance with design constraints or for optimization purposes, such as cost reduction. The tolerance synthesis is generally performed when the results of a tolerance analysis process do not reach a design constraint requirement. The aim of this thesis is to propose a new method for tolerance analysis in a three-dimensional domain, including manufacturing simulation and consideration of functional thermal effects. A case study involving an internal combustion engine shows the efficacy of the method. Manufacturing simulation based on the Monte Carlo method provides a statistical distribution representation of process variation along a specified tolerance range. This resource can lead to optimization of the tolerance range of the mechanical assembly in each orthogonal direction and can also be a significant aid in design decisions and the selection of manufacturing processes. A feature of the proposed method is the consideration of geometric position tolerances as a function of orientation tolerances. The feature results in great accuracy at a high manufacturing volume. The method is application-oriented and can be applied effectively in the industry.

Tolerâncias de posição e orientação são especificadas em componentes de um conjunto mecânico e apresentam grande importância no projeto, pois afetam sua qualidade, confiabilidade e custo. A análise de tolerâncias é um método de acumulação de tolerâncias de peças de um conjunto para obtenção de um valor global em uma direção. A abordagem oposta é a síntese de tolerâncias, ou alocação, onde as tolerâncias dos componentes são ajustadas por determinado critério para o atendimento de restrições de projeto ou para fins de otimização, tais como redução de custo. A síntese de tolerâncias é geralmente realizada quando os resultados do processo de análise de tolerâncias não atingem os requisitos de restrições de projeto. O alvo desta tese é o de propor um novo método de análise de tolerâncias em domínio tridimensional, incluindo simulação de fabricação e a consideração de efeitos térmicos funcionais. Um estudo de caso envolvendo um motor de combustão interna comprova a eficácia do método. A simulação de fabricação, baseada no método de Monte Carlo, fornece uma representação da distribuição estatística da variação do processo ao longo do intervalo especificado de tolerâncias. Esse recurso permite uma otimização do intervalo de tolerâncias do conjunto mecânico em cada uma das direções ortogonais e pode representar um significativo auxílio tanto em decisões de projeto como para a seleção de processos de fabricação. Uma característica do método proposto é a consideração de tolerâncias geométricas de posição como função de tolerâncias de orientação. Essa característica resulta em grande precisão, para grandes volumes de produção. O método também é voltado à aplicação e pode ser efetivamente aplicado na Indústria.