Criterios de diseño mecánico en tecnologías industriales

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1 Criterios de diseño mecánico en tecnologías industriales Carlos Javierre Lardiés y Ángel Fernández Cuello Prensas Universitarias de Zaragoza Textos Docentes, , 264 pp., 17 x euros Este libro analiza los principales criterios de diseño mecánico que el profesional Ingeniero en Tecnologías Industriales ha de considerar durante el desarrollo de un componente o conjunto mecánico. Estos criterios están relacionados con la procesabilidad, tipo de esfuerzo, peso y volumen, o el ECO-diseño mecánico, entre otros. Cada capítulo describe teóricamente cada criterio y se acompaña de una amplia exposición de ejemplos prácticos. La mayoría de los ejemplos prácticos son reales, en los que han intervenido los autores dentro de proyectos de investigación con empresas.

2 Índice 1. LAS TOLERANCIAS EN EL DISEÑO MECÁNICO Introducción Objetivos de la lección Definiciones Ajustes Normativa ISA Sistema de tolerancias según ISA Sistemas de ajuste Normativa ANSI Sistema de tolerancias Sistemas de ajuste Relación tolerancia con sistema de fabricación Tolerancias en piezas de plástico inyectadas Otros aspectos a tener en cuenta en las tolerancias Tolerancia y coste Acumulación de tolerancias Ejemplos de aplicación DISEÑO DE COMPONENTES EN METAL-MECÁNICA Introducción Objetivos Relación proceso/herramienta/forma Diseño en piezas fabricadas por fundición Introducción a los procesos de fundición Criterios generales Diseño en piezas fabricadas por mecanizado Introducción a los procesos de mecanizado Criterios generales CRITERIOS DE DISEÑO DE PIEZAS DE PLÁSTICO INYECTADAS Introducción Objetivos de la lección Elementos principales del proceso Materiales termoplásticos Proceso de inyección

3 260 Criterios de diseño mecánico en tecnologías industriales 3.2. Influencia de la contracción en el diseño Curvas PVT Contracción diferencial en las piezas Distribución no uniforme de presiones durante el llenado Distribución no uniforme de temperaturas Relación diseño de molde-diseño de pieza Desmoldeo de la pieza Ángulo de desmoldeo Problemas y soluciones de geometrías tipo Placa cuadrada de espesor uniforme Placa con dos espesores diferentes Efecto esquina Efecto caja Superficie con nervio Caja con nervio Alojamiento para engarce Cilindro con contracción diferencial Sobreinyección con línea de soldadura Orificio para atornillado Nervio en disminución Nervios en función del tipo de esfuerzo REDISEÑO EN PLÁSTICO Introducción Objetivos de la lección Ejemplos Carro de supermercado Palé Arqueta sifónica Sustitución frente a rediseño Problemática Ejemplo de sustitución Ejemplo de rediseño Criterios para el rediseño en plástico Formas Reducción del número de piezas Acabados Procesos de transformación Comportamiento del material

4 Índice CRITERIOS DE DISEÑO MECÁNICO BAJO CARGAS QUE PRODUCEN FATIGA Introducción Objetivos Características del fallo por fatiga Cargas que producen fatiga Proceso de rotura Ejemplo de conjunto mecánico ensayado a fatiga Factores que influyen en el fallo por fatiga Factor de concentración de esfuerzos El fallo por fatiga en materiales plásticos Criterios de diseño para mejorar el comportamiento a fatiga Eliminación de concentradores de esfuerzos Refuerzo de las secciones críticas Ubicación más conveniente de los elementos singulares TENSIONES TÉRMICAS EN EL DISEÑO MECÁNICO Introducción Objetivos de la lección Ejemplo Dilatación y tensiones térmicas Criterios para la selección de materiales Frenado Frenado de contigüidad Frenado de forma Soluciones a los problemas de frenado Frenos elásticos Holguras Juntas de dilatación Refrigeración de zonas Rigidez de uniones Selección de registros LA RIGIDEZ EN EL DISEÑO MECÁNICO Introducción Objetivos El concepto de rigidez Ejemplos de rigidez de elementos simples La rigidez fuera del régimen elástico

5 262 Criterios de diseño mecánico en tecnologías industriales 7.3. Acciones para el incremento racional de la rigidez Sustitución de los esfuerzos de flexión por traccióncompresión Bloqueo de las deformaciones Diseño de apoyos Disposición de los apoyos Diseño racional de las secciones Aumento de la rigidez transversal Los nervios como elemento rigidizador Ejemplos de estructuras rigidizadas Elementos rigidizadores concentrados o distribuidos Nervios que trabajen a tracción frente al trabajo a compresión Diversas piezas de automoción Rigidización de un elemento soporte EL PESO Y VOLUMEN EN EL DISEÑO Introducción Objetivos de la lección Diseños donde el peso es valorado Diseños donde la reducción de peso es valorada Comparación de diseños en función del peso y del volumen Peso específico Volumen específico Optimización de secciones: rigidez y resistencia relativas Análisis de perfiles de sección circular Caso 1: Optimización a igual peso Caso 2: Aligerar para volumen constante Caso 3: Aligerar para igual resistencia Criterio de resistencia equivalente Criterios y ejemplos de aligeramiento Aligeramiento de zonas poco solicitadas Aligeramiento asimétrico Redondeos o chaflanes Aligeramiento en función del diámetro Aligeramiento mediante diseño en chapa

6 Índice DISEÑO MECÁNICO ECOLÓGICO Introducción Objetivos Métodos de valoración del impacto ambiental Categorías de impacto Herramienta de trabajo (programas y bases de datos) Criterios de diseño mecánico ecológico Vida del conjunto mecánico Selección de materiales Impacto ambiental de los materiales Materiales reciclados Reducción del peso Procesos de fabricación Reciclado del conjunto mecánico Facilidad de desmontaje Separación e identificación de materiales Reciclabilidad de materiales Diseño pensando en la reutilización Consumo y mantenimiento Contaminación acústica Factor regional OTROS CRITERIOS DE DISEÑO: MONTAJE Y TRANSPORTE Introducción Objetivos Condicionantes de los procesos de montaje y desmontaje en el diseño Matriz de montaje y desmontaje de conjuntos Introducción y presentación del conjunto Matriz de desmontaje desordenada Organización de la matriz Matriz de desmontaje ordenada Criterios de diseño Criterios generales Intercambiabilidad entre piezas semejantes Evitar trabajos de ajuste Acceso cómodo de la herramienta Diseño con posición única Diseño con premontaje Montaje selectivo

7 264 Criterios de diseño mecánico en tecnologías industriales Diseño pensando en el desmontaje Condicionantes del transporte en el diseño Ejemplo 1: Ángulo de desmoldeo Ejemplo 2: Daño en el transporte Ejemplo 3: Dimensiones normalizadas METODOLOGA DE DISEÑO Introducción Motivación para el diseño Objetivos Fases en el diseño mecánico Hoja de especificaciones Benchmarking Métodos de diseño Método de las variantes Método de la inversión Método de la composición