Manufactura

U2 Analisis y diseño de una pieza

INDICE Unidad II. Análisis y diseño de una pieza………………………………………….3

2.1 Análisis de las superficies a maquinar………………………………………….5

2.2 Selección de herramientas y parámetros de corte…………………………..12

2.2.3 Parámetros de corte…………………………………………………………….18

Unidad II. Análisis y diseño de una pieza

Los ingenieros de métodos con frecuencia piensan que una vez aceptado el diseño, su único recurso es planear su manufactura económica. Aun cuando es difícil introducir un pequeño cambio en el diseño, un buen ingeniero de métodos debe revisar todos los diseños en busca de mejoras posibles.

Para esto deben tomarse en cuenta los siguientes puntos:

• Simplificar los diseños para reducir el número de partes.

• Reducir el número de operaciones y distancias.

• Utilizar mejores materiales.

• Liberar tolerancias y apoyar la exactitud en la operación clave.

• Diseñar para la clasificación y el ensamble.

Tolerancias y especificaciones

Se refiere a las tolerancias y especificaciones que se relacionan con la calidad del producto, su habilidad para satisfacer una necesidad dada. Mientras las tolerancias y las especificaciones siempre se toman en cuenta al revisar el diseño, en general, esto no es suficiente.

Material

¿Qué material debe usar?

• Encontrar un material menos costoso.

• Encontrar materiales que sean más fáciles de procesar.

• Usar materiales de manera más económica.

• Usar materiales de desecho.

• Encontrar el mejor proveedor respecto a precio y disponibilidad.

Secuencia y proceso de manufactura

Para perfeccionar el proceso de manufactura, el analista debe considerar lo siguiente:

• Reorganización de las operaciones.

• Mecanizado de las operaciones manuales.

• Uso de robots.

Preparación y Herramental

Uno de los elementos más importantes a considerar en todos los tipos de herramental y preparación es el económico.

La cantidad de herramental más ventajosa depende de:

1. La cantidad de piezas a producir.

2. La posibilidad de repetición del pedido.

3. La mano de obra que se requiere.

4. Las condiciones de entrega.

5. El capital necesario.

Software

Otros métodos para el diseño y el análisis de las piezas en las empresas son los software, ya que en ellos se pueden realizar las piezas en 3D y visualizarlas en la pantalla con las especificaciones deseadas.

Solidworks es un software que emplea este sistema y es utilizado para el diseño de las piezas a realizar.

2.1 Análisis de las superficies a maquinar

Introducción

Todo maquinado se basa en una operación de corte, que es la separación de moléculas del material de las moléculas adyacentes mediante la aplicación de una fuerza. El proceso de dar forma a un producto mediante la eliminación de material es común a todo producto manufacturado, donde sólo varían las técnicas para eliminar dicho material.

Principios de diseño para manufactura.

• Reducir el número total de partes.

• Desarrollar un diseño modular.

• Usar materiales y componentes estandarizados.

• Diseñar partes multifuncionales.

• Diseñar para fácil fabricación.

• Evitar partes separadas.

• Minimizar las operaciones de manipulación.

• Utilizar tolerancias amplias.

• Minimizar el número de operaciones.

• Evitar operaciones secundarias.

• Rediseñar componentes para eliminar pasos de proceso.

• Minimizar las operaciones que no añadan valor. Diseñar para el proceso.

2.1.1 Análisis de las tolerancias geométricas

Tolerancias geométricas

Las tolerancias geométricas se usan para garantizar que las partes no solo estén dentro de sus límites de tamaño, sino que también estén dentro de límites especificados de forma geométrica, orientación y posición.

Las tolerancias básicas son las de forma simple de rectitud y planicidad, las tolerancias de orientación de perpendicularidad y paralelismo, y las tolerancias de posición para la ubicación de barrenos.

Una tolerancia geométrica es la variación máxima permisible de forma, perfil, orientación, ubicación y descentrado de lo indicado o especificado en un dibujo. El valor de tolerancia representa el ancho o diámetro de la zona de tolerancia, dentro de la cual, debe quedar una línea o superficie del detalle.

Puntos, líneas y superficies

Una línea o superficie se evalúa dimensionalmente mediante una serie de mediciones en varios puntos a lo largo de su longitud.

Las tolerancias geométricas tienen que ver principalmente con puntos, y líneas y se considera que las superficies se componen de una serie de elementos lineales que corren en dos o más direcciones.

Los puntos tienen posición pero no tamaño, de modo que la posición de la parte es la característica que requiere control. Las líneas y superficies tienen que ser controladas en cuanto a forma, orientación y ubicación. Por consiguiente, las tolerancias permiten controlar esas características, como se muestra en la figura.

 Tolerancia por forma

Rectitud

La tolerancia de rectitud controla todos los elementos a lo largo de una línea teórica directa sobre una superficie o el eje.

Planicidad

Una superficie absolutamente plana debe contener todos los elementos en un plano.

Circularidad

Controla la redondez de cualquier rasgo con el corte transversal circular. El corte transversal circular debe ser tomado perpendicular al eje del cilindro ó el cono, ó por un centro común de una esfera.

Cilindricidad

Controla la superficie de un cilindro. Esta tolerancia puede ser aplicada a un eje o un agujero.

 Tolerancias de Perfil

El perfil de tolerancia implica la especificación de tolerancias por un contorno formado por arcos o curvas irregulares y puede aplicarse a una superficie o una línea sola.

Plano de perfil

El perfil de tolerancia de forma para las curvas irregulares de planos. El plano que tuerce es localizado por coordenadas y es tolerado unidireccionalmente. La tolerancia puede ser aplicada por cualquiera de estos métodos.

Línea de perfil

Es una tolerancia de forma que especifica en la variación permitida de la parte de línea. Aquí la línea es formada por arco tangente. La zona de tolerancia puede ser bilateral o unilateral

 Tolerancias de orientación

Controla la relación de rasgos el uno al otro. Las tolerancias de orientación incluyen el paralelismo, la perpendicularidad y la angulosidad.

Angularidad

Una superficie, el plano de centro o el eje en un ángulo especificado (otro que 90º) forman un ángulo de dato o el eje.

Perpendicular

Dos planos paralelos de las zonas cilíndricas que son 90º básico a un plano de dato donde la superficie o el eje del rasgo deben estar.

 Tolerancia de localización

Las tolerancias de posición tratan con la posición, concentricidad, y simetría.

Posición

Una tolerancia de posición define una zona dentro de la cual el centro, eje o plano central de un elemento de tamaño se le permite variar de su posición verdadera.

Concentricidad

Es un rasgo de posición porque esto especifica la relación de dos cilindros que la parte el mismo eje.

Simetría

Simetría también es un rasgo de posición en el cual un rasgo es simétrico con el mismo contorno y el tamaño sobre los lados de enfrente de un plano central.

 Tolerancias de Cabeceo

La combinación de tolerancias geométricas solía controlar la relación de uno o varios rasgos de una parte a un eje de dato.

Cabeceo Circular

Es el error sobre un elemento solo circular y proporciona el control de estos elementos sobre una superficie. La superficie debe tener los cortes transversales circulares que son controlados en relación con un eje de rotación.

Cabeceo Total

Es la variación a través de la superficie entera de un rasgo cilíndrico o la superficie de cara perpendicular.

2.1.2 Análisis de material

Introducción

El material, es la materia prima transformada mediante procesos físicos y/o químicos, que es utilizado para la manufactura de productos.

Principales materiales

• Metales

• Cerámicos

• Polímeros

• Materiales compuestos

 Metales

Se obtienen de los minerales que forman parte de las rocas. Son metales el hierro, el acero, el cobre, el plomo, el estaño y el aluminio, entre otros muchos.

Los metales pueden dividirse en dos grupos:

1) Metales férreos

Los metales ferrosos se basan

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