PROCESOS DE MANUFACTURA 11

Este mat.erial .fue dictam in a~~ y aproba,do por el Conselo Edllorial de la DIvIsión de Ciencias Básicas e Illgenierla . el12 de diciembre de 1995.

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PROCESOS DE MANUFACTURA II MariOE mez Villeda

UNIVERSlDAD ~ AU10NOMA MElROPOU1ANA

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Divi sió n de Ciencias Básicas e Ingen ierfa Departamento de Energía

UAM-AZCAPOTZAlCO RECTORA

Mlra. Móni ca de la Garza Malo SECRETARIO

Lic. Guill ermo Ejea Mendoza COORDINADOR DE EXTENSiÓN UNIVERS ITARIA

Lic. Enrique López Aguilar JEfA DE lA SECCiÓN DE PRODUCCiÓo y DI STRIBUCiÓN EDITORJALES

Li c. Silvia Aboytes Pe rete

ISBN· 970-654-507-7

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SISTEMA INGLÉS

La ANSI (AMERICAN NATIONAL STANDi\RS INSTITUTE) emitió la disposición

ANSI 8-4 -1-1967 "Límites y

Aj ustes Preferidos para Partes Ci líndri cas" en donde se definen términos y se recomiendan tamaños estándar las tolerancias, los juegos, las discrepancias pennisibles y los ajustes preferidos

•

Tam a ño Nominal.- El tamaño nominal es la designación que se utiliza con fines de identificación general.

•

Tamaño Básico.- El ta maño básico donde se derivan los límites de tamaño por la aplicación de discrepancias y to lerancias

•

Di sc relJancia (Margen) (AIIowancc).- Una di screpanci a es una diferencia intencional entre los límites máximos de materiales coincidentes. Es una holgura ó juego mínimo, (DISCREPANCtA POSITIVA) o una interferencia

•

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(DISCREPANC IA NEGATIVA) entre parte coincidentes.

Tolerancia.- Una tolerancia es la variación permisible total de un tamaño. La tolerancia es la diferencia entre los límites de ta ma ño .

•

•

Límites de Tamaño.- Los límites de tamaño son los mínimos y máximos aplicables.

Ajuste.- Es el térnuno genérico empl eado para significar el grado de apriete que pueda resulta r de la aplicació n de una combinación especifica de di screpancia y tolerancia en el diseño de partes coincidentes

•

Ajustes con Huelgo.- Es el que tiene limites de tamaño especificados de tal ronna que siempre resulte una holgura o juego cuando se montan las partes.

•

Ajuste de lntcrfcrencia.- Es el que tiene límites de tamaño prescrilos en tal fonna que siempre resulta una interferencia cua ndo se montan las partes.

38

•

Ajuste de Transición.- Es el que tiene límites de tamaños prescritos, de modo que puede resultar, bien

•

Sistema Agujero Básíco.- Es un sistema de ajustes en donde el tamaño de diseño del agujero es el básico

una holgura o una interferencia cuando se montan las partes.

y la discrepancia se aplica al eje.

•

Sistema Eje ó Árbol Básíco.- Es un sistema de ajuste en donde el tamaño de diseño del eje es el básico y la discrepancia se aplica al agujero.

•

Clases Generales de Ajustes. - Se han normalizado y clasificado cinco tipos de ajustes por medio de simbolos. Las tablas han sido concebidas para el sistema de agujero básico.

RC - Ajuste giratorio ó deslizante. LC - Ajuste con huelgo de localización. LT - Ajuste de transición. LN - Ajuste de interferencia localizada. FW - Ajuste for.tado o de contracción.

Ajuste giratorio o deslizante

•

Estos ajustes se destinan a proporcionar un trabajo de gi ro, con una lubricación adecuada, a través de todos los tamaños.

•

RCl. - Ajustes deslizantes proyectados para una colocación precisa de las piezas, que deben ser montadas sin juego perceptible.

•

RC2.- Ajustes deslizantes proyectados para una colocación precisa, pero con mayor huelgo que en la clase RCI .

•

RCJ.- Ajustes giratorios de precisión, los más precisos que deben girar libreme nte, proyectados para trabajos de precisión a bajas velocidades y presiones ligeras en las chumaceras.

•

RC4.- Ajustes giratorios de precisión proyectados para máquinas de precisión con velocidades de superficie y presión moderada en las chumaceras.

•

ReS y RC6.- Ajustes giratorios medianos, proyectados para velocidades de giro, elevadas ó presiones fuertes en las chumaceras.

•

RC7. - Ajustes de gi ro libre para usarse donde la presión no es esencial ó donde es probable encontrar grandes variaciones de temperatura.

39

•

RC8 y RC9.- Ajustes gi ratori os flojos, proyectados para usar con materiales como ejes y tubos laminados

en frío hechos a tole rancias comerciales.

Ajustes localizadores

•

Los ajustes loca li zadores se dividen en tres grupos: Ajustes Holgados (Le) , Ajustes de Transición (L T) y Ajustes de Interferencia (LN) .

•

LC. - Ajustes con huelgo que se proyectan para pie7.1ls que normalmente están estacionarias, pero que se pueden mon tar Ó desmonta r libremente. Varian desde ajustes si n huelgo para piezas que requieren exactitud posicional, pasando por ajustes de juego media no, para piezas tales como espigas de máquinas, hasta los más precisos ajustes de sujetadores donde la libertad de montaje es de primordial importancia.

•

L T.- Los aj ustes de transición, son un compromiso entre los aj ustes holgados y los de interferencia, para aplicaciones donde la exactitud posicional es importante pero se permite una pequeña cantidad de huelgo ó interferencia.

•

LN.- Ajustes localizadores de interferencia que se proyectan para usarse, donde la exactitud posicional es de primordial impona nci a y para pi ezas que requieren rigidez y alineamiento, sin requisitos especiales para presión e n el agujero .

Ajustes forzados

Los ajustes forzados ó de co ntracción, constituyen un tipo especial de aj ustes de interferencia, que se caracterizan normal mente por mantener, presiones consta ntes en el agujero a través de todos los tamaños.

•

FN 1. - Los ajustes fo rzados li geros, son los que requieren li geras presiones de montaje y producen

•

FN2.- Los ajustes forzados medil\J1os, so n apropiados pa ra pa nes corrientes de acero, o para ajustes de

montajes más o menos permanentes

contracción sobre secciones li geras. •

FN3.- Ajustes forzados pesados, que son apropiados para partes de acero pesadas ó para ajustes de contracción en secc iones medianas.

•

FN4 Y FN5.- Ajustes forzados , apropiados para piezas que puedan recibir esfuerzos, ó para ajustes de

contracción donde no son prácticas las pesadas fuerzas de presión requeridas.

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Dadas las dimensiones mostradas. ¿Cuáles serán las tolerancias para el agujero y el árbol? ¿Cuál es el valor del margen?

Un eje de 3" gira sobre un cojinete de deslizamiento. La tolerancia para el árbol y para el cojinete es de 0.003" y el margen requerido es de 0.004" . Dimensionar el árbol y el agujero de acuerdo con el sistema de agujero básico.

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Dimensionar el árbol y el agujero en los casos siguientes : a) Cojinete y árbol de 0.5" para un motor eléctrico. b) Ajuste semiforzado sobre un eje de 8". e) Un cojinete de 2" para el mecanismo de elevación de una motoniveladora.

45

TOLERANCIAS DE FORMA Y POSICIÓN

Este tipo de tolerancias, afectan a la forma y posición de un elemento.

A diferencia de las tolerancias Dimensionales las tolerancias de forma yposición no afectan en fonna directa a una dimensión liueal o angular; otra de las diferencias consiste en la forma de representarlas.

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Representación

El elemento de referencia es señalado mediante un triángulo lleno.

El eleme nlo al que se refiere la lolerancia se indica por una flecha.

En función de la posición que ocupe el tri ángulo o la flecha , podemos dislinguir tres casos:

•

Si el triángulo o la flecha se aplican sobre el elemento o sobre una línea de referencia, la tolerancia se refiere al elemenlo en si mismo. [LEMENTO DE IlFFEREN CIA ELEMENTO SUJETO A TOLEJ!ANCII\S

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plano medio acotado.

•

Si el triángulo o la flecha eslán sobre un eje o plano medio, la referencia se refiere al eje ó plano medio de todos los elementos comunes a los mislnos.

Los defectos de forma del elemento de referencia deben ser despreciables con respecto al elemento a conlrolar, ello puede requerir: •

Prescribir una tolerancia de forllla restrictiva para la superficie de referencia.

rLNW DE REfWEN CIA

47

Selialar la posición de unos puntos, que definan geométricamente la superficie de referencia . Para este fin, se utiliza un si mbolo búsico que expresa la eliminación geométrica de un grado dc libertad. Este simbolo puede ser proyectado y su proyccción puede ser acotada.

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Nota: Hay que ajustarse al número de revoluciones reales de la máquina.

Segunda condición.

•

HERRAMIENTA MÓVIL (HACE EL RECORRIDO)

•

PIEZA SE MANTlENE FIJA. (DURANTE EL CORTE)

•

OPERACIÓN CEPILLADO.

Nota 1: La velocidad de corte equivale a la velocidad con que la herranú cnta hace el recorrido (m/ min). Nota 2: Hay que ajustarse al número de golpes reales de la m 90 Acero 11

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Veloc idadcs dc co rt e

La ex peri encia nos muestra que:

A ve locidades muy altas, se deteriora el filo de la herranüenta.

A ve loc idades muy IJajas, Aumento de es ruerzos y deterioro del filo

A veluc idadcs inte rmedias, Desgaste lIIínilllo del filo de la herra mienta ( 2 a 4 horas entre afilados)

A cada revolución de la pieza que sc trabaja, pasa su perillletro una vez por la cuchilla de la herramienta correspo ndiente.

La veloc idad circUllrerencial de la pieza es al mislllo tielllpo, la velocidad

COIl

que es arrancada la viruta y se

ll ama velocidad de co rte.

No se puedc trabaj a r con una velocidad dc corte cualqui era, la más apropiada para cada trabajo ha sido dete rminada por medi o de e nsayos y se denomina velocidad básica de cortc Vb

La siguie nte tabl a

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muestra las velocidades básicas de acuerdo al lllateri al de la pieza, al material de la

herramienta.

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98

FABRICACiÓN

Acotación General

Para asegurar la intcrcambiabilidad, del diseno y fabricación el Sistcma ISO ha normalizado la terminologia y los símbolos usados en acotacioncs.

En la unión de dos piezas es frecucnte que una este contenilla en la otra,

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Inicialmente al conccbir una unión, se escogen las dimensiones normales o teóricas.

Juego Funcional

El juego se ubica en el lugar correspondiente al espacio que dejan las piczas co ntiguas.

El juego se define y se identifica por un vector, su dirección es la normal a las superficies laterales del juego, SIII'EHFIClE IlE currr,u; ro OHI(; EI'I VE!- n¡CfUll.IUEGU

s'u sentido cs arbitrario

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Cadena de cotas

Se establece una cadena de cotas que enlaza las dos superficies terminales pasando por todas las superficies de contacto de las piez,1s que intervienen en la condición juego (1).

La cade na de cotas ti ene que ser minima, debe haber tantas cotas como piezas intervengan.

"c. ACo

I

)

(con? nente)

Acotación de fabricación

Definici ón de superficies de fabricación.

•

superficie en bruto :La presentan los productos que no hall sido maquinados. Es decir presentan el

•

Superfi cie de lIIaquinado. Son aquellas que han sido sometidas a un maquinado (Arranque de viruta.)

•

Superfi cie de partida . Superficie en fruto que sirve de a poyo para la obtención de la primer superficie

•

Cota de pa rtida. La que une a la superficie en bruto con la primer superficie maquinada.

aspecto natura l del proceso de obtención inicia l. (Fundición, lamina ción, forja , etc .. )

maqu inada. medi ante una cota de partida.

•

Superficie de referencia. Es aquella superficie maquinada que sirve de apoyo para la obtención de otras superfi cies maquinadas, medi ante una cota de referencia.

•

Cota de referencia. Une dos superficies maquinadas.

•

Cotas de fabricación. Para lograr un análi sis de fa bri cación es co nveni ente estudia r el dibujo de definición, del cua l pode mos obtener la siguiente información:

100

Formas. Dimensiones Tolerancias ( Dimensionales, de forma de posición) Estado superficial. Recubrimientos especiales. Tratamientos térmicos.

Una vez fabricada la pieza el mismo dibujo servirá para la verificación de las piezas manufacturadas.

En muchos casos este dibujo no puede ser útil para la fabricación .

Ejemplo.

{------ =-~

-----=r

I-é..

DIBUJO DE FABRICACIÓN

DIBUJO DE DEFINICIÓN

MATERIAL CANTIDAD Ra

1) Rdrcntar con herramie nta de corte , 2 Y J} Cllindrado y Refrentado a la vez.

: 1040 : 500 : 1.6 General

4) CUlndrado 5) Tronzado y Rerrentado

En el ejemplo anterior en el primer dibujo observamos la dificultad de fabricación a partir del dibujo de definición.

El segundo nos da toda la ilúorlllación requerida para la fabricación. Como consecuencia de lo anterior podemos observar que las cotas de fabricación no son las mismas que en el dibujo de definición . Estas cotas se distinguen según su forma de obtencrse y son las siguientes:

•

Cota lIl,íquina (Cm) Es la cota que depende del ajuste existente entre la máquina y la herramienta.

•

Cota herramienta . Es la que depende únicamente de la herramienta. Generalmente se apoya en una cota m;íquina .

101

.

•

Cota dispositivo. Depende únicalllente del di spositi vo de sujeción usado en elmaquinado de la pieza.

102

ANÁLISIS DE FABRlCACIÓN

U n análisis de fabricación tiene por objeto establecer una secuencia lógica de las diferentes etapas de realización de una pieza.

El análisis de fabricación se lleva a cabo en función de los medios disponibles como son:

•

Debe respetar la calidad impuesta en el dibujo de definición.

•

Minimizar el costo de fabricación .

Las partes de que se compone un análisis de fabricación son :

•

Fase: Es el conjunto de operaciones que se realizan en un mismo puesto de trabajo, por las mismas personas y por las mismas herramientas.

•

Subfase: Es una fracción de la fase limitada por los cambios en la sujeción de la pieza y/o herramienta.

•

Operación: Trabajo ejecutado sin desmontar la pieza y sin cambio de herramienta.

La documentación requerida para efectuar un análisis de fabricación son: •

Dibujo de definición del producto terminado.

•

La frecuencia esperada.

•

La mano de obra disponible.

•

La disposición de los talleres.

•

El expediente de las máquinas.

•

El estándar del herramental.

•

La carga de las máquinas.

La metodología para elaborar un aná lisis de fabricación es la siguiente:

l . Representar las fases con los números 10, 20, 30, . . 2. Representar las sub-fases con las letras mayúscu las A, B, C, . 3. Representar las operaciones con letras minúsculas a, b, c, . 4. En la columna de fase, subfase y operación indicar: •

Cuando se monta más de una pieza.

•

Sujeción de la pieza.

•

Operación a efectuar

103

5. En la columna maquinaria , indicar: •

Tipo de maquinaria utilizada.

6. En la columna de dispositivo, herramienta de corte y control, indicar: •

Nombre y caraclerísticas del material empleado.

7. En la colulllna de croquis de la pieza indicar: •

Los puntos de sujeción de la pieza, empleando la simbología normalizada.

•

Las superficies maquinadas con línea de color diferente o doble espesor.

•

La pieza en su posición de maquinado.

SISMOLOGÍA DE SUJECiÓN NORMALIZADA

Composición del Símbolo.

1

Naturaleza de la superficie de contacto.

2 Función del elemenlo tecnológico.

S Tipo de tecIlologla.

4

Naturaleza de la superficie.

Símbolos que índican la natura leza del conlacto con la superficie.

NATURALEZA DEL

SIMBOLO

CONT ACTO PLANO

CONTACTO ESTRIADO

CONTACTO ABOMBADO

N ATURALEZA DEL

SIMIlOLO

CONTACTO

CONTACTO

[

J \

PUNTO FIJO

PUNTO GIRATORIO

DASCULANTE

104

NATURALEZA DEL

SIMBOLO

CONTACTO

> 5Y i

CONTACTO MÚLTIPLE

PLATO

VE

~


I

Q9

Símbolos que indican la naturaleza de contacto de la pieza.

NATURALEZA DE LA SUPERFICIE

SÍMBOLO

SUPERFICIE

[>

MAQUINADA

~

un solo trnzo

SUPERFICIE EN

[>

I

BRUTO

dos trazos

I

Símbolos del tipo de tecnologia de los elementos.

TIPO DE TECNOLOGíA APOYO FIJO CENTRADO FIJO SISTEMA DE APRIETE SISTEMA DE APRIETE CONCÉNTRICO SISTEMA DE APOYO IRREVERSIBLE SISTEMA DE APOYO REVERSIBLE

.

SIMBOLOS

I

0---. ........ In

--t---t> 0-----c>

\o-~

-lA---i> v--!> 'o--t>

~

I\IV'---[>

""-'

~

105

•

- OMA ffJ,.....----UNI--VE-R-S-m-AD-,A-U - TÓ""7N - -:ME-T-R-O-P-O-L-IT - AN ---A------,

AZCAPOTZALCO

ANALISIS DE FABRICACIÓN OPERACION: ESQUEMA ILUSTRATIVO:

MAQUINA -HERRAMIENTA: HERRAMIENTA DE CORTE: INSTRUMENTO DE MEDICION: INSUMOS: OBSERVACIONES: _ _ _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ __

v . velocidad de corte (ln/mm 1) a - Avance por diente -RPM (mm N - Veloc idad (RPM) P - Profundidad de pasada (mm) A - Avance (mm I mio)

L - Longitud de pasada (mm) Tt - Ti empo tcgnológico (seg) Te - T iempo de corte (seg) Ttm - Tiempo tecnomanual (scg) ) Tm - Tiempo manual (seg)

V ~

_ __

N ~

Pm =

Tm = _ _ To = _ _ Tp = _ _

T o - Tiempo oculto (seg) Tp - Ti.:mpo de preparación (seg)

p ~

Tt = _ _ Te =

Tiempo total = _ _ __ _ __

Pm - Potencia consumida.

106

A ~

Ttm ~

PROCESOS DE MANUFACTURA 11 Seterminó la edición estuvo de imprimir acargo en el mes desnaro delaSección del año 2000 de Producción en los talleres y Distribución Editoriales

de la Sección de I~presión Se imprimieron yAeproducclon .dela 15~e lemplares

Universidad Autonoma Metropolitana, mas sobrantes Unidad Azcapolzalco para reposición.

UNIVERSIDAD AUTON OMA METROPOUTA NA

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Qivision de Ciencias BáS tc8S e Ingeniería Depa rtamento de Energ ía

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Coordinación de Extensión Universitaria Secc.ión de Producción y Distribución Editoriales