TRABAJO FINAL DE MANUFACTURA INDUSTRIAL 2 DE UPIICSA DEL IPN

Autor: IVAN ESCALONA MORENO

Producción, procesos y operaciones

12-2003

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I N T R O D U C C I Ó N
 
Los procesos de manufactura son la forma de transformar la materia prima que hallamos, para darle un uso práctico en nuestra sociedad y así disfrutar la vida con mayor comodidad.
 
Con el rápido desarrollo de nuevos materiales, los procesos de fabricación se están haciendo cada vez más complejos, de ahí nace la importancia de conocer los diversos procesos de manufactura mediante los cuales pueden procesarse los materiales. La industria requiere actualmente de tales conocimientos y es por eso que el presente trabajo pretende que los alumnos como nosotros apliquen los conocimientos adquiridos en la materia de Manufactura Industrial. El proceso de fabricación descrito es una base de aluminio cuyas operaciones principales fueron el torneado y taladrado.
 
El torneado es una operación con arranque de viruta que permite la elaboración de piezas cilíndricas, cónicas y esféricas, mediante el movimiento uniforme de rotación alrededor del eje fijo de la pieza.
 
El taladrado es la operación que consiste en efectuar un hueco cilíndrico en un cuerpo mediante una herramienta de denominada broca, esto se hace con un movimiento de rotación y de alimentación.
 
Para lograr terminar este trabajo exitosamente, el equipo compró el Aluminio de acuerdo a las especificaciones dadas por el maestro, hizo los cálculos necesarios para el maquinado de la pieza y ésta fue enviada a un taller para su elaboración.
 
En las siguientes páginas se encontrará la secuencia de operación para el maquinado de la pieza y el dibujo de la misma, la descripción de la maquinaria y materia prima utilizadas así como su costo de producción.
 
Es de gran importancia que el futuro profesional ingeniero industrial tenga conocimiento de los procesos de manufactura de mayor aplicación para la fabricación de piezas y materiales, así como de los procesos industriales básicos, ya que con la numerosa incorporación de empresas pequeñas y medianas basadas en procesos de manufactura y la incorporación de tecnología de punta para mantener o aumentar sus índices de competitividad se hace necesario que los conocimientos adquiridos en el salón de clases sean llevados a la práctica con la elaboración de trabajos como este.
 
 
O b j e t i v o
 
 
 
Con la elaboración de este trabajo se pretende proporcionar un conocimiento básico sobre los procesos de fabricación necesarios para el maquinado de piezas.
 
De este objetivo se desprenden otros objetivos secundarios:
 
ü Identificar qué procesos son los adecuados, según la pieza a maquinar.
ü Conocer la importancia del estudio de los procesos de manufactura. 
ü Conocer la aplicación de los procesos de fabricación estudiados en clase con aplicaciones comunes en la industria. 
ü Conocer ventajas y limitaciones de cada proceso de manufactura.  
ü Poder seleccionar y aplicar la secuencia de manufactura técnica para una pieza en específico (base de aluminio).
 
 
 M A R C O T E Ó R I C O
 
El objetivo fundamental en los Procesos de Manufactura por Arranque de Viruta es obtener piezas de configuración geométrica requerida y acabado deseado. La operación consiste en arrancar de la pieza bruta el excedente (material sobrante) del metal por medio de herramientas de corte y maquinas adecuadas.
 
PROFUNDIDAD DE CORTE.
Se denomina profundidad de corte a la profundidad de la capa arrancada de la superficie de la pieza en una pasada de la herramienta; generalmente
se designa con la letra" t" Y se mide en milímetros en sentido perpendicular;
 
En las máquinas donde el movimiento de la pieza es giratorio (Torneado y Rectificado) o de la herramienta (Mandrinado), la profundidad de corte se determina según la fórmula:
 

en donde:  Di = Diámetro inicial de la pieza (mm). Df = Diámetro final de la pieza (mm).
 
VELOCIDAD DE AVANCE.
Se entiende por Avance al movimiento de la herramienta respecto a la pieza o de esta última respecto a la herramienta en un periodo de tiempo determinado.
 
El Avance se designa generalmente por la letra" s" y se mide en milímetros por una revolución del eje del cabezal o porta-herramienta, y en algunos casos en milímetros por minuto.
 
VELOCIDAD DE CORTE.
Es la distancia que recorre el "filo de corte de la herramienta al pasar en dirección del movimiento principal (Movimiento de Corte) respecto a la superficie que se trabaja: El movimiento que se origina, la velocidad de corte puede ser rotativo o alternativo; en el primer caso, la velocidad de, corte o velocidad lineal relativa entre pieza y herramienta corresponde a la velocidad tangencial en la zona que se esta efectuando el desprendimiento de la viruta, es decir, donde entran en contacto herramienta y, pieza y debe irse en el punto desfavorable. En el segundo caso, la velocidad relativa en un instante dado es la misma en cualquier punto de la pieza o la herramienta.
 
"En el caso de maquinas con movimiento giratorio (Tomo, Taladro, Fresadora, etc.), la velocidad de corte esta dada por:
 
(m/min) ó (ft/min)
En donde:
D = diámetro correspondiente al punto más desfavorable (m).
n = número de revoluciones por minuto a que gira la pieza o la herramienta.
 
Para máquinas con movimiento alternativo (Cepillos, Escoplos, Brochadoras, etc.), la velocidad de corte corresponde a la velocidad media y esta dada por:

 
en donde:
L = distancia recorrida por la herramienta o la pieza (m).
T = tiempo necesario para recorrer la distancia L (min).
 
A continuación se da una breve descripción de los procesos de torneado y taladrado así como algunas de sus características.


P R O C E S O D E M A Q U I N A D O (RESUMEN)
 
En primer lugar, el material es llevado al torno para realizar un refrentado, con el fin de que las caras frontales queden planas y normales al eje de la pieza. El material que es aluminio tiene dimensiones de 4.5” de diámetro por 2.5” de largo y tiene que realizarse un desbaste de 6 mm con 3 pasadas y 0.75 mm con una pasada para el acabado. El refrentado se hace por ambos lados.
Una vez realizado el refrentado se procede a hacer un cilindrado exterior con radios exterior de 6 mm; el desbaste para el cilindrado es de 2 mm con 2 pasadas de 0.075 mm, el cilindrado exterior se hace para una longitud de 20 mm.
Terminada la operación de cilindrado exterior, se continúa con un cilindrado interior de 16 mm de longitud. Es necesario para esta operación del uso de una herramienta acodada y llegar a una diámetro interior de 96 mm.
Terminada esta secuencia de operaciones se voltea la pieza para realizar igualmente en el torno una segunda operación de cilindrado exterior a lo largo de una longitud de 30 mm, para el desbaste se deben dar 10 pasadas de 2.6 mm c/u y 2 pasadas de 0.075 mm c/u para el acabado.
Se prosigue a realizar un conizado para el segundo cilindrado con radios de 3 mm, esta operación se realiza con un ángulo de 11.31º, una longitud de 20 mm y un diámetro de 58 mm.
Una vez hecho el conizado se continúa con un segundo cilindrado interior de 6 mm de longitud y un diámetro interior de 40 mm, nuevamente es necesario cambiar la herramienta de corte por un herramienta acodada.
Se realizan 8 chaflanes a 40º en las partes superior e inferior de la pieza.
Se realizan los arcos a la pieza
Por último la pieza se traslada a la máquina taladradora para realizar 2 barrenos de ¼” de diámetro
 
 
D E S C R I P C I Ó N D E L M A T E R I A L
 
El aluminio es un metal sin igual por sus características:
 
Es liviano.
Fuerte y de larga duración.
No tóxico.
Resistente a la corrosión.
Excelente conductor del calor y la electricidad.
No magnetizable.
De fácil manejo.
Excelente reflector de la luz.
Reciclable.


 El aluminio es el elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13, más abundante en la corteza terrestre.

Su ligereza, conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión y bajo punto fusión le convierten en un material idóneo para multitud de aplicaciones; sin embargo, la elevada cantidad de energía necesaria para su obtención dificulta su mayor utilización; dificultad que puede compensarse por su bajo coste de reciclado, su dilatada vida útil y la estabilidad de su precio. 


PROPIEDADES DEL ALUMINIO


 
 
 
 
D E S C R I P C I Ó N D E L A M A Q U I N A R I A Y E Q U I P O
 
La pieza fue maquinada principalmente en Torno y taladro. A continuación se muestran las características de la maquinaria empleada y las herramientas.
 
 
 
 
C O S T O S D E F A B R I C A C I Ó N
 
 
A continuación se muestra el cálculo del costo unitario de producción de la pieza tomando en cuenta los siguientes datos:
 
q Una hora hombre máquina cuesta $150.00
q 1 kg. de Aluminio $54.86
 
Herramientas
q Un buril cuesta $30.00 y sirve para 50 piezas.
q Una barra de desbaste cuesta $200.00 y sirve para 30 piezas.
q Una broca de centros cuesta $25.00 y sirve para 2000 piezas.
q Una broca de ¼ cuesta $15.00 y sirve para 100 piezas.
 
Gastos Indirectos
q Renta $600
q Luz $250
q Teléfono $250
 
La producción es de 13.87 minutos por pieza, fabricando así 768 piezas al mes.
 
 
C O N C L U S I O N E S
 
Este trabajo fue una aplicación práctica de gran parte de los temas que hemos aprendido en la clase de Manufactura Industrial II ya que se utilizaron los conocimientos de Torno y Taladro específicamente.
 
Podemos decir que con la aplicación práctica de estos temas es suficiente para entender lo que se aprendió en el curso ya que todos están relacionados y, aunque cada uno tiene sus características, aprendimos a hacer cálculos respecto a las máquinas y tiempo empleado, aprendimos que existen diferencias para velocidades de corte y avance dependiendo de los materiales, todo para hacer una pieza de ciertas especificaciones, dándonos cuenta de que nosotros como Ingenieros Industriales, debemos estar siempre informados respecto de las especificaciones y tiempos requeridos para fabricar las piezas, controlando así al capital humando, materia prima, calidad y, por ende, los costos.
 
Después de conocer un proceso de maquinado de una pieza podemos decir que lo primero que necesitamos establecer cuando trabajemos en la industria o tengamos nuestro propio negocio es un objetivo, ¿qué es lo que quiero lograr? en cuanto a cantidad, calidad, etc. Posteriormente debemos definir, en base a las características deseadas, el proceso de fabricación adecuado, lo que implica la selección de la maquinaria y herramental así como la cantidad de mano de obra empleada. La selección del material es otro punto importante y debe estar de acuerdo con la calidad que se quiere lograr y con el tipo de maquinaria en la cual se invirtió. Es necesario también hacer dibujos de la pieza para evitar confusiones y lograr que ésta sea un producto terminado tal y como fue planeada.
 
Finalmente, después de entender cuál fue el fin de la aplicación práctica de la materia realizada en este trabajo, podemos decir que nuestro objetivo se cumplió, ahora tenemos una idea más clara de lo que significa el maquinado de una pieza, conocimiento que seguramente será aplicado en el futuro.
 
B I B L I O G R A F I A
 
  
MONTES DE OCA, Ricardo, PÉREZ, Isaac de Jesús, Manual de prácticas de Manufactura Industrial II, IPN-UPIICSA
 
MIRÓN, Begeman, B.H., Amstead, Procesos De Fabricación, C.E.C.S.A, México.
 
BOON, G.K., MERCADO, A., “Automatización Flexible en la Industria”,Limusa-Noriega, México, 1991.
 
OFICINA INTERNACIONAL DEL TRABAJO, “Introducción al Estudio del Trabajo”, Cuarta Edición, Limusa, México, 2001.
 
Diccionario Enciclopédico Quillet, decimotercera edición, cuarta reimpresión, Cumbre Grolier, México, 1989, Tomo II y XI.
 
MARTINO, R.L., “Sistemas Integrados de Fabricación”, Limusa-Noriega, México, 1990, p.115.
 
ROSSI Mario, “Máquinas-herramientas Modernas”, Octava Edición, Dossat, S.A., España, Madrid, 1980, Vol. I, p. 238.
 
F U E N T E S C O N S U L TA D A S
 
 
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IVAN ESCALONA MORENO

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