APD SATCA 1 : Carrera

Transcripción

1 1. Datos Generales de la asignatura Nombre de la asignatura: Clave de la asignatura: SATCA 1 : Carrera Diseño, Simulación y Manufactura. APD Ingeniería Mecánica. 2. Presentación Caracterización de la asignatura Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Mecánico los conocimientos necesarios para realizar bocetos y diseños de elementos mecánicos considerando límites, tolerancias, así como, acabados superficiales y simulación de movimientos y cargas, con la finalidad de complementar el conocimiento teórico y soporte de la especialidad de la carrera. Basándose en materias de dibujo mecánico, mecánica de materiales y diseño I y II, de tal forma que complementen para desarrollar proyectos integrales. Esta asignatura proporciona los conocimientos suficientes para que los estudiantes apliquen de manera correcta los criterios de diseño en elementos mecánicos tales como engranes, flechas, tornillos, remaches o estructuras que soporten diferentes tipos de esfuerzo. Realiza maquinados de piezas diseñadas de elementos mecánicos considerando límites y tolerancias, así como, acabados superficiales y simulación de movimientos, interpretación de planos de taller y estructurales, aplicación de criterios de diseño y conocimiento de software (Autocad); con la finalidad de complementar el conocimiento teórico y soporte de la especialidad de la carrera. Intención didáctica La materia se conforma de siete temas las cuales permiten que el alumno adquiera los conocimientos relacionados con el diseño mecánico en elementos sólidos de máquinas. En el primer tema se trata de criterios básicos de diseño, su metodología y como las computadoras toman un papel importante en la simulación de elementos de máquinas herramientas, así como introducción a un software de diseño (solidworks) conociendo comandos básicos en la creación de superficies planas. En el segundo tema se dibujan objetos en 2D y 3D realizando simulación de movimientos y simulación de materiales como plásticos, aceros y concretos a los diferentes instrumentos de medición lineal y angular, tales como vernier micrómetro, lainas, goniómetro, entre otros. En el tercer tema se diseña elementos mecánicos y estructuras con simulación de esfuerzos aplicándoles cargas y modificando la geometría de la sección para mejorar su capacidad de carga y simulación de deformaciones bajo fuerzas de flexión y cortante. En el cuarto tema se trata de criterios básicos del software CAM, conocimiento de comandos básicos, su metodología y como las computadoras toman un papel importante en la maquinación de elementos de máquinas herramientas, así como introducción a un software de diseño (Master Cam) conociendo comandos básicos. En el quinto tema se conocen las partes y herramientas que integran una máquina de CN así como la colocación del cero máquina y cero pieza, los cuales serán maquinados en materiales blandos como puede ser aluminio, cold roll o nylamid. En el sexto tema se conocerán y aplicaran los diferentes códigos de mando de las maquinas CN, realizando simulaciones en la computadora. 1 Sistema de Asignación y Transferencia de Créditos Académicos

2 En el séptimo tema se realizará el maquinado de piezas en torno y fresa de control numérico utilizando materiales blandos, aplicando los programas elaborados en la computadora y ver el proceso de maquinado real en cualquiera de las maquinas CNC. El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades prácticas promuevan el desarrollo de habilidades computacionales en la aplicación de simulaciones de esfuerzos y movimientos en mecanismos tipo bisagra, rodamientos y deformaciones por cargas térmicas. La lista de actividades de aprendizaje no es exhaustiva, se sugieren sobre todo las necesarias para hacer más significativo y efectivo el aprendizaje. Algunas de las actividades sugeridas pueden hacerse como actividad extra clase y comenzar el tratamiento en la computadora con el software de simulación para proponer las dimensiones y materiales según las necesidades de un proyecto. En las actividades de aprendizaje sugeridas, generalmente se propone el diseño a partir de piezas reales tomadas de taller para tomar medidas por medio de vernier, goniómetro y otros dispositivos de medición para posteriormente llevarlas a la práctica la formalización de los conceptos a partir de experiencias concretas; se busca que el alumno tenga el primer contacto con el concepto en forma concreta y sea a través de la observación, la reflexión y la discusión que se dé la formalización; la resolución de problemas se hará después de este proceso. Esta resolución de problemas no se especifica en la descripción de actividades, por ser más familiar en el desarrollo de cualquier curso. Pero se sugiere que se diseñen problemas con datos faltantes o sobrantes de manera que el alumno se ejercite en la identificación de datos relevantes y elaboración de supuestos. El diseño despierta el ingenio para evaluar y solucionar alternativas en cuanto a propuestas en sección geométrica y materiales aplicables a la ingeniería, les brinda un mejor panorama de lo que se está diseñando al aplicarle la simulación que brinda el software. 3. Participantes en el diseño y seguimiento curricular del programa Lugar y fecha de elaboración o revisión Ciudad Serdán, Puebla, Marzo 2013 Participantes Ing. Osbaldo Avila Peralta, Ing. Maribel Moreno Alta, Ing. Martin Carlos de Dios Sacramento, Ing. José Rubén Pérez González, Ing. María Teresa García Campos, Ing. Sergio Adrián Navarrete García, Ing. Oscar Gerardo Pinelo Zúñiga e Ing. Cesar Alejandro Martínez Aguilar. Observaciones Séptima Reunión Extraordinaria de la academia de Ing. Mecánica, con fecha 20 de Marzo de Competencia(s) a desarrollar Competencia(s) específica(s) de la asignatura Diseña planos de piezas mecánicas y realiza la simulación de las mismas con

3 aplicación de materiales, para llegar al maquinado por medio de códigos programables introducidos en las máquinas CNC. 5. previas Aplica fundamentos de física, mecánica, estática, mecánica de materiales I y II diseño mecánico I y II para seleccionar los criterios de diseño idóneos. Emplea y selecciona correctamente instrumentos de medición de tal manera que las tolerancias en las piezas sean las correctas. Aplica la normativa del dibujo mecánico referente a simbología, escalas y acotamientos. Conoce software autocad para el diseño de elementos sólidos Establece adecuadamente las tolerancias, de tal manera que se tenga una mayor exactitud en los elementos finales. 6. Temario No. Temas Subtemas 1. Introducción al diseño de elementos mecánicos 1.1 Definición y panorama histórico. 1.2 Etapas en el proceso de diseño. 1.3 Introducción al software (Solid Works) 1.4 Comandos básicos. 1.5 Dibujo en 2D de superficies planas. 2. Modelado en 3D 2.1 Dibujo de elementos sólidos en 3D. 2.2 Dibujo de elementos con movimientos en 3D. 2.3 Simulación de materiales en cuerpos sólidos. 3. Simulación en 3D 3.1 Modelado de superficies y sólidos con aplicación de materiales. 3.2 Simulación de movimientos en mecanismos. 3.3 Aplicación de cargas a elementos sólidos con cambios de material y geometría para escoger el perfil más económico. 3.4 Ensambles y despieces. 4. Introducción al Control Numérico 4.1 CN y CNC. 4.2 Fundamentos de control numérico. 4.3 Punto a punto y contorno. 4.4 Sistemas incremental y absoluto. 4.5 Sistemas de ciclo abierto y ciclo Cerrado 5. Introducción a la programación a pie de máquina 5.1 Preparación y calibración de máquina. 5.2 Comandos básicos códigos G y M. 5.3 Cero máquinas y cero pieza.

4 5.4 Coordenadas Absolutas (G90) y Coordenadas incrementales (G91). 5.5 Programar una pieza. 5.6 Uso de subprogramas. 5.7 Uso de programas espejo en X y Y. 6. Introducción a la Manufactura CAM 6.1 Características del Maquinado en el Software. 6.2 Generación de códigos CNC (Control Numérico Computarizado). 6.3 Simulación. 7. Principios de Maquinado. 7.1 Maquinado de una pieza. 7.2 Evaluación de características reales de la pieza. 7. de los temas Nombre del tema: Introducción al diseño de elementos mecánicos. Conoce los comandos básicos del software solidworks y los aplica para generación de Realizar una investigación bibliográfica referente a la historia del diseño mecánico. superficies planas. Realizar práctica de dibujo aplicando los comandos básicos de dibujo instrumentación (solidworks) Aplicar acotaciones en práctica de Habilidad para buscar y analizar dibujo de cuerpos planos y sólidos. información proveniente de fuentes diversas Capacidad para la solución de problemas Nombre del tema: Modelado en 3D. Conoce los criterios de diseño de piezas mecánicas para la simulación en el ordenador Identifica la problemática en la falla de materiales para su rediseño. Realiza planos en 3D a partir de piezas de taller medidas con instrumentos calibrados. Tomar medidas de piezas de taller, utilizando diferentes dispositivos de medición, para llevarlo a dibujar en la computadora en 3D. Aplicar materiales para la simulación de movimientos en piezas sujetas a movimientos dentro de los elementos de una maquinaria. Realizar prácticas de mediciones con Habilidades básicas de manejo de instrumentación vernier, micrómetros, goniómetro, etc. y elabora un reporte de prácticas, Capacidad para la solución de incluyendo título de la práctica, objetivo, problemas fundamento teórico, procedimiento, Toma de decisiones. dibujos de las piezas medidas, Capacidad de trabajo en equipo. conclusiones y bibliografía. Nombre del tema: Simulación en 3D. Aplicar materiales a sus dibujos para

5 Maneja software adecuado para la elaboración de planos. Simula movimientos a las piezas, diseñadas para ubicar sus posibles fallas. criterios en la selección de materiales. Capacidad para la solución de problemas ver los diferentes acabados en el software solidworks en elementos sólidos. Aplicar cargas a los elementos diseñados para ver su comportamiento estructural en el software solidworks. Acotar y realizar notas al pie del dibujo, así como llena datos en pie de plano para su impresión. Nombre del tema: Introducción al Control Numérico. Identifica los componentes del equipo CNC así como las medidas de seguridad personal y del equipo. instrumentación Capacidad para la solución de problemas Habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas Se familiariza al alumno con los dispositivos y accesorios de la máquina torno y fresadora CNC. Que el alumno aprenda a preparar y calibrar la maquina previo al maquinado. Ingreso de instrucciones manuales. Revisar los manuales de operación de las máquinas de control numérico para considerar las medidas de seguridad. Nombre del tema: Introducción a la programación a pie de Máquina. Introducción de programa con códigos Conoce y aplica los códigos G y M, así G y M en la máquina de control como pone el cero máquina y cero pieza. numérico. Conoce los códigos programables para la Poner el cero máquina y cero pieza en introducción a las máquinas CNC. la máquina de control numérico. herramientas computacionales. Capacidad para la solución de problemas Nombre del tema: Introducción a la manufactura CAM. Diseña elementos estructurales de acuerdo a normativas. Aprende e identifica las características del maquinado de CNC en la simulación. herramientas e instrumentación. Investigar sobre maquinados convencionales y realizar una comparación entre estos y los maquinados computarizados. Realiza la simulación del maquinado de piezas en el software. Compara los herramentales de un maquinado convencional y de un

6 Habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas Capacidad para la solución de problemas herramientas computacionales. maquinado en control numérico. Identifica en piezas reales los tipos de acabado. Nombre del tema: Principios de Maquinado. Interpreta planos mecánicos para el maquinado de elementos Aprende a realizar maquinado de piezas. Conoce y pone en marcha de maquina fresadora CNC. Conoce y pone en marcha de maquina torno CNC. herramientas e instrumentación. Capacidad para la solución de problemas 8. Práctica(s) Elaborar diseños en 2D. Elaborar diseños de piezas reales en 3D. Fabricación de un resorte. Creación de un muelle y tornillo. Fabricación de engranes. Fabricación de Piñones y engranes. Elaborar un programa a pie de máquina. Elaborar programas CNC de los diseños proporcionados en 3D. Simulación de un programa hecho por el alumno. Maquinado de una programa CNC. Realizar maquinado de una pieza. sólida en máquinas de control numérico con material adecuado, de acuerdo a un plano elaborado en unidades anteriores. 9. Proyecto integrador Desarrolla un plano de taller diseñado en solidworks, llevado al software Master Cam para simular su maquinado, verifica códigos para maquinado en fresa o torno, en material aluminio o line mid, coll roll. Fundamentación: El alumno lleva a la práctica las competencias específicas y genéricas adquiridas en cada una de las unidades temáticas, ya que desde el inicio

7 de la materia se le explica que durante el transcurso de la misma tiene que realizar el diseño de una pieza a maquinar, valiéndose del equipo de cómputo y de control numérico de los laboratorios aplicado a un material didáctico. Planeación: Identifica cada una de las etapas, así como, los métodos o criterios de diseño (desarrollo de los temas I, II y III). Ejecución: Después de identificar los aspectos a considerar en el diseño de elementos, así como sus tiempos, materiales, métodos y criterios, se procede a llevar a cabo los planos necesarios, correcciones, modificaciones, etc. Para dar solución al problema inicial (temas IV, V, VI y VII). Evaluación: La forma de evaluación de este proyecto se realiza retomando la aplicación de los criterios, competencias específicas y genéricas de cada una de las unidades que se llevan a la práctica, así como, la complejidad del elemento solido en el cual se diseñó con materiales didácticos propuestos por el profesor que se utilizaron para realizar la simulación (aplicación de todas las unidades temáticas) y presentar la pieza maquinada contra plano para tales efectos. 10. Evaluación por competencias Realiza evaluación práctica, aplicando criterios de diseño y conceptos básicos de la unidad. Realiza reportes de prácticas desarrolladas por unidad o avances de su proyecto. Participa activamente en clase. Entrega de planos de taller, medidas, y criterios de diseño, etc. Investiga, prepara y desarrolla exposiciones de algunos temas de la materia. Desarrolla un proyecto Integrador. 11. Fuentes de información 1. Shigley. Diseño en Ingeniería Mecánica. Mc. Graw Hill 2. Ramamurti SOLIDWORKS Office profesional. MARCOMBO, S.A. 3. Computer-Aided Mechanical Design and Analysis McGraw-Hill Book Company. 4. Richard A. And Wang, Hsu Ping Computer Aided Design And Manufacturing Edit. Prentice Hall II. Groover, M. P.

8 5. David Gibbs, Thomas M Crandell. AN INTRODUCING TO CNC MACHINING AND PROGRAMING Ed. Industrial Press New York. 6. Randy H. Shih,1999 Parametric modeling with I-DEAS Master Series 7. Mission, Kansas: SDC Publications. 7. Peter Smid,2003 CNC programming handbook : a comprehensive guide to practical CNC programming New York : Industrial Press. 8. Geoff Williams CNC robotics: build your own workshop bot New York: McGraw-Hill.