Automatización de Sistemas de Producción. Transparencias de la Asignatura. 1º Ingeniero en Automática y Elec. Industrial 5º Ingeniero Industrial

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1 Automatización de Sistemas de Producción Transparencias de la Asignatura 1º Ingeniero en Automática y Elec. Industrial 5º Ingeniero Industrial Fabio Gómez-Estern. Depto. De Ingeniería de Sistemas y Automática Escuela Superior de Ingenieros de Sevilla. Curso Tema 1: Introducción Indice de contenidos Definición de Automatización Tipos de sistemas de producción Tasas de Produción, Variabilidad de la produción Tipos de producción según la tasa Sistemas de apoyo a la producción Automatización en sistemas de producción Tipos de sistemas automáticos de fabricación Autom. Fija, programable y Flexible: característica Comparación Automatización del sistema de apoyo Razones para la automatización y la mano de obra Principio ESA de automatización. Estrategias Plan de migración hacia un sistema automático Conceptos cuantitativos Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 2 1

2 Definición de Automatización Definición de Automatización: Tecnologías asociadas con la aplicación de sistemas de tipo mecánico, electrónico y basado en ordenador, a la operación y control de la producción Tecnologías involucradas: Máquinas herramientas para el procesado de piezas Máquinas de ensamblaje Robots industriales Sistemas de movimiento y almacenaje automático del material Sistemas de inspección para control de calidad Sistemas realimentados y control por computador Sistemas basados en ordenaedor para planificación, adquisición de datos y soporte para la toma de decisiones Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 3 Sistemas de producción Se clasifican en: Partes discretas Flujo de material Se dividen en dos partes Fuerte Correlación! Infraestructuras Planta Maquinaria de producción Maquinaria de mecanizado Equipamiento de Inspección Ordenadores que controlan el proceso Distribución en planta: Agrupaciones Lógicas Celda única, Línea, clusters Sistemas de apoyo a la fabricación Tasas de producción Baja: 1 a 100 uds/año Media: 100 a uds/año Alta uds/año a millones Variabilidad de la producción: diferencias en estilo, función, forma. Número de variaciones al año. Variaciones duras o blandas, según el número de componentes en común entre las variantes Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 4 2

3 Sistemas de producción: Infraestructuras Tasas de producción Baja: 1 a 100 uds/año Media: 100 a uds/año Alta uds/año a millones Variabilidad de la producción: diferencias en estilo, función, forma. Número de variaciones al año. Variaciones duras o blandas, según el número de componentes en común entre las variantes Fuerte Correlación! Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 5 Sistemas de producción: Infraestructuras Producción en baja escala De 1 a 100 unidades/año Tipo de fábrica: Job Shop Baja tasa de producción, incluso menos de 1 al año Producto especializado y a medida Producto complejo Barcos, aviones, cápsulas espaciales, maquinaria especial Puede incluir la fabricación de componentes Equipamiento de propósito general Personal de alta cualificación Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 6 3

4 Sistemas de producción: Infraestructuras Producción en baja escala Criterios de diseño de un Job Shop Máxima flexibilidad para una variabilidad dura Si el producto es grande y pesado: Distribución fija: Objeto fijo (al final o durante todo el proceso) y maquinaria móvil dispuesta en torno al objeto Los componentes intermedios se fabrican en plantas con distribución orientada al proceso Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 7 Sistemas de producción: Infraestructuras Producción en baja escala Criterios de diseño de un Job Shop Máxima flexibilidad para una variabilidad dura Si el producto es grande y pesado Distribución fija: Objeto fijo (al final o durante todo el proceso) y maquinaria móvil dispuesta en torno al objeto Los componentes se fabrican en plantas con Distribución orientada al proceso Tornos en una zona, soldadura en otra Lotes. Ruta determinada por Secuencia de Procesado Flexible No altamente eficiente Uso intensivo Dispositivos de almacenaje y transporte Inventario en proceso alto Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 8 4

5 Sistemas de producción: Infraestructuras Algunas distribuciones de planta Fija (Job Shop) Orientada al proceso En celdas Orientada al producto Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 9 Sistemas de producción: Infraestructuras Producción en cantidades medias unidades al año Según variabilidad: DURA Lotes de 1 producto Tiempo de preparación para el cambio: changeover time Productividad Lote > demanda (Permite cambiar) Gestión de Stocks Distribución típica: Orientada a proceso BLANDA: Changeover pequeño Grupos de piezas similares se hacen en el mismo equipo sin cambios Ensamblaje y procesado en celdas consistentes en varias máquinas Cada celda se especializa en un rango de variabilidad de las piezas Cell manufacturing. Group Technology Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 10 5

6 Sistemas de producción: Infraestructuras Producción en cantidades grandes >10000 unidades al año. Producción en masa Alta demanda 2 Categorías: Cantidad (Piezas sencillas) Uso de máquinaria estándar + Equipamiento especial (matrices, equip. De movimiento del material) DISTRIBUCIÓN ORIENTADA A PROCESO Flujo (ej. Automóviles) Múltiples estaciones organizadas en secuencia El producto avanza a lo largo de la secuencia Maquinarias y trabajadores especializados Situación de estaciones para maximizar eficacia D.O. a PRODUCTO Cintas transportadoras En cada estación, procesado sencillo, pero rápido Según variedad Línea de prod. De modelo único Línea de prod. De modelo mixo Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 11 Tasas de producción - Comparación Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 12 6

7 Sistemas de apoyo a la producción Conjunto de sistemas y procedimientos que afectan de manera indirecta a la producción con el fin de operar la infraestructura eficientemente. Ejemplos: Diseño de procesos y equipos, Planificación y control de los pedidos y el stock, Control de calidad, Herramientas SAP, Involucra un ciclo de actividades de proceso de información 1. Tareas relacionadas con la gestión comercial, negocios, contratos 2. Diseño del producto 3. Planificación de la producción 4. Control de la fabricación Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 13 Sistemas de apoyo a la producción 1. Gestión de negocios Medio de comunicación con el cliente. Determina el principio y el final del ciclo de gestión de la información Incluye: ventas, marketing, predicción de ventas, análisis de mercado, gestión de pedidos, contabilidad de costes, facturación. 2. Diseño del producto Proporcionado por el cliente. Especificado por el cliente. Incluye: I+D+IT, ingeniería, dibujos, prototipos, etc. 3. Planificación de la producción Planificación del proceso: determina la secuencia de procesado. Planificación de la producción. Asignar recursos para implementar la secuencia de procesado. Da lugar al plan maestro de producción. Incluye la compra de material, planificación de la capacidad de las estaciones y de la planta total, etc. Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 14 7

8 Sistemas de apoyo a la producción 4. Control de la fabricación Gestión de la parte física de la fabricación. Comprende Control a nivel de planta: controla el progreso del producto. Control a nivel de inventario: controla el equilibrio entre escasez de materia prima y exceso de material inventariado (inmovilizado) Control de calidad: inspecciones. Integración de entre infraestructuras y sist. de apoyo Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 15 Automatización en sistemas de producción Clasificación de elementos de automatización Sistemas de fabricación automáticos: Máquinas herramientas de procesado, Líneas de producción automática, Máquinas de ensamblaje automático, Sistemas de fabricación con robots industriales, Sistemas Automáticos de almacenamiento de material, Sistemas de inspección y control de calidad automáticos. Sistemas automáticos de apoyo a la fabricación. Dentro del primer grupo (SFA), tipos de Automatización Fija Programable Flexible Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 16 8

9 Automatización del sistema de fabricación Automatización Fija Secuencia de procesado fija determinado por la situación del equipo. Cada operación es un proceso simple en la secuencia: rotación, alineamiento, taladrado La complejidad está en el conjunto de operaciones Características (las de sistemas de prod. en masa ) Gran inversión inicial en equipos a medida. Altas tasas de producción. Relativamente inflexible a la hora de acomodar variaciones. Su uso está justificado cuando se requieren altas tasas de producción, El elevado coste inicial se distribuye en las múltiples uds. fabricadas. Ejemplos: Líneas de mecanizado Máquinas de ensamblaje automático Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 17 Automatización del sistema de fabricación Automatización Programable El equipo tiene la capacidad de cambiar la secuencia de operación mediante programa para adaptarse a variaciones del producto. Características Alta inversión en equipos de propósito general. Tasas de producción inferiores a la Automatización Fija. Flexibilidad para acomodar tratar con variaciones en el diseño y la configuración del producto. Adecuado para los sistemas de producción por lotes. Funcionamiento. Al final de cada lote, se realizan los cambios en la configuración, o changeovers: Reprogramación de robots, máquinas de CN y demás dispositivos programables. Modificaciones físicas en las herramientas (fijaciones, brocas ) Ejemplos: Robots industriuales, Control numérico, PLCs, relés programables. Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 18 9

10 Automatización del sistema de fabricación Automatización Flexible Extensión de la Automatización Programable (años ). El tiempo de actualización (changeover time) es mucho menor que en la A.P. Sólo es posible para variaciones blandas. No existen lotes. Características Alta inversión en equipos a medida. Producción continua de mezclas variables de productos. Tasas de producción media. Flexibilidad para acomodar variaciones en el diseño del producto. Resumen Tipos de Automatización Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 19 Automatización del sistema de apoyo a la producción Objetivo: reducir el esfuerzo humano en Diseño de productos. Planificación y Control de la producción. Tareas de gestión del negocio. Compter Aided Manufacturing (CIM) Engloba todas las aplicaciones que automatizan las tareas de apoyo. Incluye CAD: diseño del prducto CAM: diseño de proceso a partir del producto CAD/CAM: itegración de ambos en un solo programa. También tiene en cuenta las funciones de gestión: ERP(Enterprise Resource Planning). En general CIM=CAD+CAM+(Autom. de la gestión). Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 20 10

11 Razones para Automatizar Discusión Sabemos por qué automatizamos? No siempre! Razones 1. Incrementar la productividad. 2. Reducir el coste de mano de obra. 3. Mitigar la escasez de mano de obra en sector. 4. Reducir o eliminar trabajos rutinarios (en planta u oficinas). 5. Mejorar la seguridad del trabajador. Pasa a supervisar enlugar de manipular. Nuevas regulaciones. 6. Mejora de calidad en el producto Uniformidad, Ajuste a especificaciones, Menos piezas defectuosas 7. Reducir el MLT (Manufacturing Lead Time) Ventaja competitiva frente al cliente, y ahorro en material inmovilizado. 8. Realizar tareas imposibles a mano. Miniturización, complejidad geométrica, temperaturas, sensibilidad componentes. Ejemplos: circuitos integrados, Prototipado rápido, Superficies matemáticas en CN. 9. Evitar alto coste de no automatizar Intangible a medio plazo Ejemplos: repercusión en calidad, ventas, relaciones laborales, imagen de marca, opciones que se abren una vez implantado el sistema. Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 21 Mano de obra en sistemas de producción Discusión Tras la automatización, hay lugar para la mano de obra en los sistemas de producción? Sí, pero cada vez menos en contacto con el proceso. Razones económicas asociadas a la globalización: China, México, Sudeste Asiático. Además, 1. Tareas difíciles de automatizar 2. Ciclo de vida del producto 3. Encargos a medida 4. Absorber variaciones en la demanda 5. Reducir riesgos de fracaso en la inversión (migración gradual) Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 22 11

12 Principios y estrategias de automatización Principio USA Principio USA. Entender, Simplificar y Automatizar Entender los detalles del proceso Entradas Salidas Función en el proceso Cadena de valor Orden de las operaciones y justificación Se pueden combinar? Modelo matemático del proceso Simplificar Eliminar pasos innecesarios Emplear la tecnologia adecuada Automatizar. 10 Estrategias (no mutuamente excluyentes) 1. Especialización de operaciones 2. Operaciones combinadas 3. Operaciones simultáneas 4. Integración de operaciones 5. Mayor flexibilidad (en producción media y job shop) 6. Manipulación del material 7. Inspección en línea (en lugar de al final de la cadena) 8. Control del proceso y optimización (control óptimo al nivel del proceso) 9. Control de las operaciones al nivel de planta 10. CIM Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 23 Principios y estrategias de automatización Estrategia de migración a un sistema automatizado Necesitamos introducir un nuevo producto en el mercado a corto plazo. Inicialmente: estaciones manuales. Para aumentar la tasa de producción se duplican las estaciones y se agrupan en celdas de trabajo Si el producto tiene éxito en el mercado procedemos a la migración hacia un sistema automático. Fases: FASE 1: Producción manual en celdas de 1 sola estación FASE 2: Producción automatizada en celdas de 1 sola estación operando independientemente. (Tras observar un aumento en la demanda). FASE 3: Producción automática integrada, si la demanda está garantizada para varios años. Se automatiza la transferencia entre estaciones (integración) Ver esquema.. Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 24 12

13 Principios y estrategias de automatización Estrategia de migración a un sistema automatizado Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 25 Conceptos cuantitativos en sistemas de producción Generalmente se trata de simplificaciones Deseamos calcular la tasa de producción, en piezas por ud. de tiempo, asociada a una operación de procesado o ensamblaje. Depende del tipo de factoría. Tiempo de ciclo. Independientemente del tipo de producción, el tiempo que tarda en ser procesada una unidad de trabajo (tiempo desde que entra una pieza en la máquina hasta que entra la siguiente). Tc=To+Th+Tth (Procesado, almacenamiento/movimiento, ajuste de herramientas) 1. PRODUCCIÓN POR LOTES Inicialmente suponemos una sola máquina. Lotes de Q unidades. Para procesar el lote Tb=Tsu+Q*Tc Es el tiempo invertido para la producción de un lote. El tiempo medio para la producción de una pieza, para una máquina dada Tp=Tb/Q La tasa de producción, por hora de la máquina, será Rp=60/Tp. Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 26 13

14 Conceptos cuantitativos en sistemas de producción 2. JOB SHOP Lotes de una 1 unidad de trabajo: Q=1, Tp=Tsu+Tc 3. PRODUCCIÓN EN MASA Más complicado, por la interdependencia entre las máquinas de una línea. Tipo Cantidad Rp=Rc=60/Tc (Tsu/Q es despreciable al crecer Q) Tipo Flujo (línea de producción) Tc=Tr+max(To) (Tr es el tiempo de transferencia entre estaciones en la línea) Rp=60/Tc CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN (o capacidad de planta) Máxima tasa de salida de unidades que una factoría o línea de producto, puede alcanzar bajo un conjunto determinado de condiciones de trabajo. Depende del horario de trabajo (máx 168hr/sem). Basándose en los modelos anteriores de tasa de producción semanal Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 27 Conceptos cuantitativos en sistemas de producción Capacidad de producción Capacidad de producción PC=nSHRp H=Número de horas laborales/turno (normalmente 8) S=Número de turbos por semana N= número de centros de trabajo (en paralelo) Rp tasa de producción horaria de cada centro de trabajo (Uds./hora) Se ha supuesto una tasa homogénea de producción Rp en los centros de trabajo. En caso contrario, reemplazar por sumatorio. Ejemplo: sección de torneado de piezas 6 máquinas, todas tratan el mismo tipo de pieza 10 turnos/semana Turnos de 8h en promedio Tasa de producción promedio de cada máquina: 17 uds/hr Determinar la tasa de producción semanal de la sección de torneado. PC=6(10)(8)(17)=8160 uds/semana Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 28 14

15 Conceptos cuantitativos en sistemas de producción Capacidad de producción Si consideramos la posibilidad de que cada unidad de trabajo atraviese n o operaciones PC=nSHRp/no n o = número de operaciones distintas a través de las cuales el trabajo es rutado. Cambios para mejorar la tasa de producción A corto plazo: S,H A medio plazo: Incrementar n, número de centros de trabajo en paralelo Mejorar Rp introduciendo cambios en la tecnología Reducir el número de operaciones en secuencia n o para cada pieza, usando operaciones combinadas, operaciones simultáneas o integración de operaciones. Estas medidas son ideales. Las tasas reales serán inferiores. Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 29 Conceptos cuantitativos en sistemas de producción Utilización y disponibilidad Utilización: la cantidad realmente producida por la planta en relación a su capacidad U=Q/PC Q= cantidad producida en el mismo periodo para el que se calcula PC Ejemplo: Máquina trabajando 80hrs/semana (2 turnos/día, 5 días). Tasa de la máquina: 20 uds/hora. Durante 1 semana, produjo 1000 piezas y quedó inactiva el resto del tiempo. Determinar capacidad y utilización. Disponibilidad: medida de la fiabilidad de la maquinaria. MTBF: Mean time between failures MTTR: Mean time to repair A=(MTBF-MTTR)/MTBF (%) Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 30 15

16 Conceptos cuantitativos en sistemas de producción Tiempo de fabricación La Utilización y la Disponibilidad condicionan la capacidad real de la planta. Q=AU(nSHRp) Ejemplo: calcular la capacidad real del ejemplo de l diap. 28 con una utilización del 80% y una disponibilidad del 90% Q=5875 uds/semana TIEMPO DE FABRICACIÓN (MLT: Manufacturing Lead Time) Es el tiempo desde que se inicia la producción de una unidad hasta que sale al mercado, en minutos o horas. Distingue Tiempo de ciclo en una estación (Tc) Tiempo no operativo Tno=almacenamiento temporal, inspecciones, otros retrasos En producción por lotes suponemos tiempo de preparación Tsu MLTj=n i=1 (Tsu+Qj*Tcji+Tnoji). oj MLT=no(Tsu+Q*Tc+Tno). (simplificado) Lote de piezas de tipo j. El índice i indica el número de operación en la secuencia. Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 31 Conceptos cuantitativos en sistemas de producción Tiempo de fabricación Ejemplo: Determinar el tiempo de salida al mercado de un lote de producto en días Lote de 100 unidades. El producto es rutado en 5 operaciones Tiempo de puesta a punto: 3hr/operación Tiempo medio por operación: 6 minutos Tiempo no operativo medio: 7 horas por operación 1 turno diario de 8 horas MLT=5(3+100x0.1+7) Tiempo de fabricación en Job Shop (Q=1) MLT=no(Tsu+Tc+Tno) Tiempo de fabricación producción en masa (cantidad), muchas unidades en una sola máquina MLT=Tc Tiempo de fabricación producción en masa (flujo) MLT=no(Tr+Max To)=noTc Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 32 16

17 Conceptos cuantitativos en sistemas de producción Work in Process. Costes Work in Process (WIP) Cantidad de piezas existentes en la fábrica en un momento dado. (Inventario inmovilizado en proceso). WIP=AU(PC)(MLT)/SH COSTES EN PRODUCCIÓN Fijos Variables Comparación M/A: Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 33 Conceptos cuantitativos en sistemas de producción Costes de producción Tipos (según origen) Mano de obra: DLC (u.m./año) Material Otros Sobrecostes anuales de la factoría (FOHC) Amortización Impuestos Aire acondicionado Consumo de energía maquinaria Sobrecostes anueales de la compañía (COHC) Ejecutivos Marketing Contabilidad Asosería legal Ingenieros I+D Personal de apoto Seguros, impuesto Espacio oficinas Supervisión planta Seguros Luz Personal de seguridad Envíos Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 34 17

18 Conceptos cuantitativos en sistemas de producción Costes de producción Factory Overhead Rate (FOHR) Coste de la fábrica relativo a la mano de obra FOHR=FOHC/DLC Company Overhead Rate (COHR) Coste de la compañía relativo a la mano de obra COHR=COHC/DLC Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 35 Conceptos cuantitativos en sistemas de producción Costes de maquinaria Coste anual uniforme (CAU) de una máquina IC=coste inicial Dependencia funcional CAU=IC(A/p,i,n) (A/p,i,n)=i(1+i) n /((1+i) n -1) i=tipo de interés n=años de vida del equipo El CAU se convierte en una tasa horaria dividiendo el coste por el número de horas de funcionamiento del equipo al año: Cm El coste de FOH ahora se divide por DLC y por CAU Coste producción por hora de un centro de trabajo Co=Cm(1+FOHRl)+Cm(1OHRm) Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 36 18

19 Operaciones y conceptos básicos en automatización Operaciones básicas en sist. de producción. Procesado Operaciones básicas en producción Procesado Operaciones de ensamblaje Movimiento y almacenaje del material Inspección Control 1. PROCESADO Tipos Básico Secundario Mejora de propiedades físicas Acabado Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 37 Operaciones y conceptos básicos en automatización Operaciones básicas. Procesado (II) PROCESOS EN FABRICACIÓN Fundición Trabajos en frío y calor Forja Extrusión Laminación Marcado Mecanizado de piezas Torneado Desbastado, alisado Taladrado Escariado Acabado de superficie Barnizado Pintado Anodizado Galvanizado Squeezing Crushing (aplastado) Piercing (Perforación) Curvado (Bending) Escariado Serrado Broaching Fresado Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 38 19

20 Operaciones y conceptos básicos en automatización Operaciones básicas. Procesado (III) TRABAJO DEL METAL EN CALIENTE Descripción Ventajas Menor Porosidad (burbujas) Mejora algunas props. Físicas (Ductilidad, resistencia al impacto, resistencia) Ahorro de energía Inconvenientes Oxidación a altas temperaturas Peor acabado superficial Equipo y mantenimiento caros (relativo) Ejemplos mas importantes: Laminación Forja Extrusión Fabricación de tubos Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 39 Operaciones y conceptos básicos en automatización Operaciones básicas. Procesado (IV) TRABAJO DEL METAL EN CALIENTE LAMINACIÓN Descripción: deformar el material Cilindros Varias pasadas Caja de laminación Tren continuo Suele ser en caliente Temperaturas 950 a 1150ºC Perfiles mediante canales anulares en los cilindros Enfriado y operaciones de acabado en la plana de laminación Tipos FORJA Descripción En caliente, sólido Tipos Martillo (yunque, matriz) Cilindros enfrentados. Ventajhas Buenas propiedades. Rápido. Coste de las matrices (difícil en baja tirada) Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 40 20

21 Operaciones y conceptos básicos en automatización Operaciones básicas. Procesado (V) TRABAJO DEL METAL EN CALIENTE (cont) EXTRUSIÓN Descripción: pasta de dientes Muy usado metal en caliente, pero también plásticos Elementos: metal, matriz, prensa horizontal Longitudes largas, variedad de productos También: forrado plástico de cables FABRICACIÓN DE TUBOS Dos tipos de técnicas Con soldadura: curvar en caliente y soldar. Sin soldadura Piercing Extrusión Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 41 Operaciones y conceptos básicos en automatización Operaciones básicas. Procesado (cont) TRABAJO DEL METAL EN FRÍO Técnicamente se trata el metal por debajo de la temperatura de recristalización, aunque en la mayor parte de los casos es temperatura ambiente. Profundos o superficiales. Mejores propiedades Mejor acabado superficial (aspecto brillante) Dimensiones más exactas Prop físicas Resistencia de fluencia (diagrama E-D) Resistencia última (diagrama E-D) Incrementa dureza Disminuye la ductilidad. Muchos de los procesos vistos pueden realizarse en frío. Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 42 21

22 Operaciones y conceptos básicos en automatización Operaciones básicas. Procesado (cont) TRABAJO DEL METAL EN FRÍO Algunos de lo procesos más significativos: Spinning: dar forma al metal mientras éste gira Curvado Fabricación de moneda Remachado Embutido (embossing) LA PRENSA Muchas de las operaciones vistas se realizan por prensa. Estructura: Base Martillo, cae sobre la base impulsado por una fuente de energía (principalmente hidráulica). Equipamiento: muy variado, para trabajos específicos Matrices, troqueles, punzonadoras. Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 43 Operaciones y conceptos básicos en automatización Operaciones básicas. Prensa Según fuente de energía: Mecánicas Hidráulicas Según forma Estructura en C: Frecuentemente usada para estampado En Arco: piezas extensas SSE (Straitght side endframe) De laterales verticales: admite cargas mayores Tilting Horn También existen diversos mecanismos para el movimiento del martillo (imágenes) Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 44 22

23 Operaciones y conceptos básicos en automatización Prensas tipo C Capacidad 50Tm Capacidad 75Tm Capacidad 120Tm Capacidad 150Tm Capacidad 170Tm Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 45 Operaciones y conceptos básicos en automatización Prensas tipo C. Fuente: Generales Two-post presses Press brake Four-post presses C-frame presses Straight Side Endframe (hasta 2000 Tm) Específicas Automated Presses Powder compacting Compression molding Multiple post Tilting presses Prensa SSE: hasta 2000Tm Automated Press PLC receives inputs from pressure transducer, up stop proximity switch, and the servo feed system Allen Bradley SLC 5/05 PLC control system with Mitsubishi E600 interface Advantages Quick Die Change, completely automated Feed Systems, Tooling Packages, Network Connectivity and Safety Guarding. Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 46 23

24 Operaciones y conceptos básicos en automatización Operaciones básicas. Torneado (Lathe Machining) Una de las operaciones más habituales en mecanizado Algunos trabajos típicos Cilindrado Torneado cónico Mandrilado Realización de gargantas Taladrado Fileteado o roscado El más habitual: horizontal Bancada Cabezal (transmite el movimeinto) Contracabezal Carro Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 47 Operaciones y conceptos básicos en automatización Operaciones básicas. Torneado (Lathe Machining) Una de las operaciones más habituales en mecanizado Algunos trabajos típicos Cilindrado Torneado cónico Mandrilado Realización de gargantas Taladrado Fileteado o roscado El más habitual: horizontal Bancada Cabezal (transmite el movimeinto) Contracabezal: sujeción de pieza, portar brocas, herramientas interior Carro: da movilidad a la herramienta Suele haber otras piezas de sujección para evitar el movimiento lateral. Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 48 24

25 Operaciones y conceptos básicos en automatización Operaciones básicas. Torneado (Lathe Machining) Torno vertical: no necesita contracabezal Eje de giro vertical Torno al aire: Horizontales pero sin contracabezal Bancada más baja, pensado para piezas de gran tamaño. Automatización del torno: Básicamente consiste en manejar varias herramientas de forma automática Centro de torneado Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 49 Operaciones y conceptos básicos en automatización Operaciones básicas. Fresado (Milling) La máquina más versátil Permite la realización de operaciones muy diversas Refrentado, talle de engranajes El giro de una herramienta (fresa) permite retirar metal. La fresa toma muchas formas, según la operación. Componentes Presa portapiezas Cabeza que gira, en la que se introduce la herramienta Ejes de giro Vertical Horizontal Universal Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 50 25

26 Operaciones y conceptos básicos en automatización Operaciones básicas. Fresado (Milling) La máquina más versátil Permite la realización de operaciones muy diversas Refrentado, talle de engranajes El giro de una herramienta (fresa) permite retirar metal. La fresa toma muchas formas, según la operación. Componentes Presa portapiezas Cabeza que gira, en la que se introduce la herramienta Ejes de giro Vertical Horizontal Universal Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 51 Operaciones y conceptos básicos en automatización Operaciones básicas. Otras operaciones Rectificado Es una operación de acabado o afinado de superficies mecanizadas por la acción abrasiva de una muela. Permite dar a las piezas sus dimensiones finales con un margen de tolerancia muy pequeño. Centro de rectificado Galvanización Consiste en revestir de zinc fundido un metal ferroso mediante baño. Protección contra la corrosión Galvanización Automatización de Sistemas de Producción. Fabio Gómez-Estern Diapositiva 52 26

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