Procesos de Fabricación II. Guía 6 1 PROCESOS DE FABRICACIÓN II

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1 Procesos de Fabricación II. Guía 6 1 PROCESOS DE FABRICACIÓN II

2 Procesos de Fabricación II. Guía 6 1 Tema: PLANIFICACIÓN DE LA MANUFACTURA Contenido Cálculo de engranajes y otras operaciones de fresado. Cálculo de operaciones de torneado. Planificación de la fabricación de la caja reductora. Objetivos Objetivo General: 1. Dimensionar cada una de las partes de una máquina y 2. Planificar el proceso de construcción de cada una de sus componentes. Objetivos específicos: Elaborar los diagramas de despiece. Especificar las dimensiones de cada uno de los componentes de la máquina a fabricar. Describir de forma escrita las operaciones que se realizarán para la fabricación de cada uno de los componentes de la máquina. Planificar en una hoja de ruta las operaciones que se realizarán en torno. Planificar las operaciones que se realizarán en fresadora. Materiales y Equipo Instrumentos de medición (calibrador vernier, micrómetro, comparador de carátula y base magnética, altímetro, escuadras de solapa, regla de senos) Varilla de hierro negro de ½ de diámetro. Hierro plano de 1/8 x 2 Varilla de hierro negro de 1 Barra de aluminio redondo de 2 Marco Teórico Las operaciones de planificación desempeñan una etapa importante en los procesos productivos de las empresas. En muchos de los casos se establecen departamentos dedicados completamente a este proceso, por ejemplo existen departamentos de planificación de la producción en la industria alimenticia, en la industria del calzado, en la industria de la confección, del mantenimiento de maquinaria, de aeronaves, departamento de operaciones que reúne áreas de producción, etc. En la planificación de la manufactura de una máquina, el ingeniero debe plasmar su idea en un dibujo previo a manera de borrador, como por ejemplo un dibujo de conjunto, donde es pertinente incorporar los detalles a considerar de acuerdo a

3 Procesos de Fabricación II. Guía 6 2 las especificaciones del cliente. A continuación se asignan las dimensiones que se consideren más claras o que puedan representar restricciones de construcción, que también pueden ser requerimientos de los clientes. Cuando se han establecido las primeras dimensiones restrictivas, se asignan las siguientes dimensiones menos restrictivas, que no afectan los resultados del proceso ni la calidad final del producto. Cuando las medidas no se pueden establecer de forma clara, se recurre a los cálculos respectivos para determinar las dimensiones necesarias de los componentes específicos. Estas medidas pueden ser por ejemplo: dimensiones geométricas de los engranajes, tipos de ajustes y tolerancias para su funcionamiento, dimensiones de cuñas y cuñeros, dimensiones de tornillos y tuercas, dimensiones de excéntricas, carreras de bielas, espacios para lubricación, etc. Luego de haber determinado las dimensiones de cada una de las piezas, se evalúa la manera de fabricarlas. Para ello se recurre a los conocimientos de operación de las máquinas necesarias, que en el laboratorio de esta asignatura dispone de tornos, fresadoras, taladros, rectificadoras y afiladoras de herramientas si fuese necesario. Para cada pieza que se fabricará se debe ubicar el material, trazarlo, cortarlo en algunos casos con una sobre medida razonable sin llegar al desperdicio. Estas operaciones deben colocarse por escrito, es por ello que se elabora una hoja de ruta, donde se pueden estimar datos como operaciones, forma de sujeción, herramientas de corte, parámetros de corte, consideraciones de seguridad, observaciones adicionales, tratamientos térmicos, etc. El ejercicio de la guía presente busca estimular la creatividad del estudiante en cuanto a proyectar la fabricación de las piezas, dentro del marco de lo razonable, normas de seguridad, tiempos, capacidad de las máquinas, trabajo en equipo, etc. Procedimiento 1. Elaboración de concepto Figura 1. Concepto de reductor de velocidad

4 Procesos de Fabricación II. Guía 6 3 La máquina sugerida que se construya es un reductor de velocidad, con tren simple de engranajes. Los requerimientos son: El ratio del reductor es aproximadamente de 1:1.25 (puede variarse de acuerdo a indicaciones del docente de laboratorio y la disponibilidad de fresas modulares) El diámetro exterior del engranaje mayor no debe exceder las 2 pulgadas. El ancho de cada uno de los engranajes será de 12 mm como máximo. No deben desalinearse entre ellos. Idea: el ajuste entre ruedas dentadas y ejes debe ser de interferencia o apriete, para que no exista desplazamiento axial entre ellos. Si en caso el material para las ruedas dentadas alcanza los 50 mm, deben recalcularse los engranajes. Los ejes estarán apoyados cada uno en dos bujes de hierro. Idea: el ajuste entre eje y buje debe ser deslizante, con una superficie tersa para que permita el giro y se reduzca la fricción. No debe ser excesivo para que no produzca vibraciones radiales. Para efectos didácticos, el extremo del eje puede contener seguros para evitar movimiento axial del eje. La carcasa del reductor se hará de lámina de 1/8 x 2. Las partes superior e inferior deben ir maquinadas, la unión lateral se puede hacer por medio de puntos de soldadura. De igual forma los bujes se pueden instalar utilizando puntos de soldadura en este ejercicio. La distancia entre centros de los engranajes se calculará a partir de los módulos disponibles en las fresas modulares. Los cálculos incluyen el diámetro exterior, primitivo y de pie de las ruedas dentadas, así como la altura de los dientes. Con base en los requerimientos anteriores, unifique criterios y puntos de vista con su compañero de trabajo, debido a que dos estudiantes fabricarán un reductor. 2. Cálculo de engranajes y carcasa. Para calcular los engranajes considere las siguientes fórmulas. Módulo Paso circular Diámetro primitivo Distancia entre centros Addendum (altura de la cabeza del diente, medida desde el diámetro primitivo a la cabeza del diente)

5 Procesos de Fabricación II. Guía 6 4 Dedendum (altura de la cabeza del diente, medida desde el pie del diente hasta el diámetro primitivo) Espacio libre de fondo Profundidad de diente Profundidad de trabajo Espesor circular del diente (medido a la altura del diámetro primitivo) Diámetro exterior Longitud del diente Tabla 1. Fórmulas para cálculo de engranajes rectos Figura 2. Dimensiones de los dientes de engranajes

6 Procesos de Fabricación II. Guía 6 5 Para dimensionar los engranajes del reductor de velocidad, se toma decisión de la fresa modular a utilizar. Cuando se ha definido la fresa modular que se utilizará, se calcula el diámetro de cada engranaje, considerando la relación de transmisión solicitada. Si se presenta el caso de que alguno de los diámetros excede el espacio o el material disponible, se calcula nuevamente el número de dientes y sus respectivos diámetros, esta iteración es necesaria hasta llegar a dimensiones oportunas para la manufactura. Los diámetros de los engranajes son importantes, porque con ello se definirá la distancia entre centros de los engranajes y por ende, la distancia de los agujeros de la carcasa. La figura 3 muestra algunos datos como punto de partida para el cálculo de engranajes. Figura 3. Dimensiones de rueda dentada de reductor Figura 4. Dimensiones de piñón de reductor Los datos calculados será útiles para el momento de trabajar en el torno, cuando se cilindre las masas de los engranajes, y para trabajar en la fresadora, cuando se proporcione las divisiones en el aparato divisor y la profundidad de corte de los dientes, los acabados de las superficies y los métodos de verificación.

7 Procesos de Fabricación II. Guía 6 6 Figura 5. Dimensiones de carcasa de reductor Se recuerda que las dimensiones mostradas en las figuras 3, 4 y 5 pueden tomarse como referencia, y que las definitivas son las que sean calculadas por los estudiantes. 3. Cálculo de ejes y bujes. Para calcular los ejes y bujes considere la función de los mismos. El eje transmitirá potencia de un motor al piñón, y del piñón hacia la rueda. De este análisis se determina que debe calcularse un ajuste con interferencia entre cada eje y entre las ruedas dentadas. Por otro lado, el eje deslizará sobre los bujes, no necesariamente en los agujeros de la carcasa. Por tanto, debe calcularse un ajuste deslizante entre eje y agujero de los bujes. Los datos calculados, serán útiles para determinar las dimensiones en la fase de torneado y los tipos de acabado de las superficies, así como los métodos de verificación. Figura 6. Dimensiones de los ejes del reductor.

8 Procesos de Fabricación II. Guía 6 7 Figura 7. Dimensiones de los bujes del reductor 4. Planificación de las operaciones. Cuando se han determinado las dimensiones de cada una de las partes del reductor, se deben elaborar: Planos de fabricación (utilizar software CAD, detallar todas las dimensiones y los datos necesarios para su fabricación). En la práctica de laboratorio se elaboran los croquis a mano alzada, y como tarea los elaboran con software CAD. Hoja de ruta para la fabricación de cada pieza (se sugiere utilizar las presentadas por el docente de cátedra). La primera hoja de ruta la elaboran durante la clase, la discuten con su compañero de trabajo y con su docente de práctica; la hoja de ruta definitiva la presentan a su docente de práctica en forma impresa para ser consultada durante la manufactura de cada componente del reductor de velocidad, además para efectos de control y evaluación. Toda la información de esta práctica servirá para planificar el orden de las operaciones de torno y fresadora. De igual forma se determinará el trabajo que realizará cada estudiante, se planifica la forma de montaje, la verificación y las pruebas de funcionamiento. Tarea Complementaria La tarea complementaria: Presentar en el reporte los planos solicitados y las hojas de ruta. Investigue 3 tipos de sistemas de lubricación que se incorporan en sistemas de transmisión que posean engranajes, rodamientos y chumaceras. Especifique en cuáles se incorpora grasa y en cuáles se incorpora aceite lubricante. La forma de presentar los 3 sistemas de lubricación será utilizando un cuadro comparativo de los mismos. Investigue cómo se limita el juego axial en máquinas de transmisión.

9 Procesos de Fabricación II. Guía 6 8 Bibliografía Tecnología 2.2 Maquinas Herramientas Equipo Técnico EDEBÉ Libro T Máquinas y Herramientas para la Industria Metal Mecánica, usos y cuidados/ Autor: American Machinist Magazine. Libro A Guías para las prácticas de Taller y Laboratorios Autor: Valeriano Gavinelli Bovio, Soyapango1994. Tesis 621 G El informe debe contener los siguientes puntos: 1. Portada 2. Índice 3. Introducción 4. Objetivos 5. Tarea complementaria 6. Conclusiones 7. Anexos 8. Bibliografía

10 Procesos de Fabricación II. Guía 6 9 Hoja de cotejo: 6 Guía 6: PLANIFICACIÓN DE LA MANUFACTURA Alumno: Máquina No: Docente: GL: Fecha: CONOCIMIENTO 20% APLICACIÓN DEL CONOCIMIENTO EVALUACION % Nota Conocimiento deficiente de los fundamentos teóricos 15% Aplicación deficiente de la simbología 15% Uso deficiente de los accesorios solicitados 15% Aplicación deficiente de las normas de seguridad 15% Resultados de la práctica son deficientes ACTITUD 10% No tiene actitud proactiva. TOTAL 100% 10% Demuestra pocos valores profesionales Conocimiento y explicación incompleta de los fundamentos teóricos Aplicación incompleto de la simbología Uso incompleto de los accesorios solicitados Aplicación incompleta de las normas de seguridad Resultados de la práctica son buenos Actitud propositiva y con propuestas no aplicables al contenido de la guía. Demuestra regulares valores profesionales Conocimiento completo y explicación clara de los fundamentos teóricos Aplicación excelente de la simbología Uso excelente de los accesorios solicitados Aplicación excelente de las normas de seguridad Resultados de la práctica son excelentes Tiene actitud proactiva y sus propuestas son concretas. Demuestra buenos valores profesionales