1. Educación

Procesos de Fabricación II. Guía 6 1
PROCESOS DE
FABRICACIÓN II
Procesos de Fabricación II. Guía 6
1
Tema: PLANIFICACIÓN DE LA MANUFACTURA
Contenido
s
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
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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
Bibliografía
Guía 1
Figura 1. Concepto de reductor de velocidad
Procesos de Fabricación II. Guía 6
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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)
Procesos de Fabricación II. Guía 6
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
4
Procesos de Fabricación II. Guía 6
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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.
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.
Procesos de Fabricación II. Guía 6
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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:
Guía 3
 Presentar en el reporte los planos solicitados y las hojas de ruta.
 Investigue 3 tipos de sistemas de lubricación que se incorporan en sistemas
deGuía
transmisión
que posean engranajes, rodamientos y chumaceras. Especifique en
4
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.
fía
 Investigue cómo se limita el juego axial en máquinas de transmisión.
Procesos de Fabricación II. Guía 6
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Bibliografía
Tecnología 2.2 Maquinas Herramientas
Equipo Técnico EDEBÉ
Guía 3
Libro 621.902 T255 1984
Máquinas y Herramientas para la Industria
Guía 4
cuidados/
Autor: American Machinist Magazine.
Libro 621.902 A512 1985
fía
Guías
para las prácticas de Taller y Laboratorios
Autor: Valeriano Gavinelli Bovio, Soyapango1994.
Tesis 621 G283 1994
El informe debe contener los siguientes puntos:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Portada
Índice
Introducción
Objetivos
Tarea complementaria
Conclusiones
Anexos
Bibliografía
Metal
Mecánica,
usos
y
Procesos de Fabricación II. Guía 6
6
1
Hoja de cotejo:
Guía 6: PLANIFICACIÓN DE LA MANUFACTURA
Docente:
Máquina No:
Alumno:
GL:
Máquina No:
Alumno:
Docente:
a
Máquina No:
GL:
Fecha:
GL:
Docente:
EVALUACION
%
1-4
5-7
8-10
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
Conocimiento
completo y
explicación
clara de los
fundamentos
teóricos
Aplicación
excelente de
la simbología
Uso excelente
de los
accesorios
solicitados
CONOCIMIENTO
20%
Conocimiento
deficiente de
los
fundamentos
teóricos
APLICACIÓN
DEL
CONOCIMIENTO
15%
Aplicación
deficiente de
la simbología
Uso
deficiente de
los
accesorios
solicitados
Aplicación
deficiente de
las normas de
seguridad
Resultados de
la práctica
son
deficientes
No tiene
actitud
proactiva.
15%
15%
15%
ACTITUD
10%
10%
TOTAL
100%
Demuestra
pocos valores
profesionales
Actitud
propositiva y
con
propuestas no
aplicables al
contenido de
la guía.
Demuestra
regulares
valores
profesionales
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
Nota
9