unidad i-introducción a la manufactura avanzada

MANUFACTURA AVANZADA

INGENIERIA MECATRÓNICA

CATEDRÁTICO:

IVÁN SAN JUAN LÓPEZ

SEMESTRE FEBRERO-JUNIO 2016


MANUFACTURA AVANZADAOBJETIVO

GENERAL DEL CURSODiseñar y fabricar piezas y equipos mecatrónicos utilizando sistemas y

tecnologías CAD-CAM

Interpretar planos de dibujo industrial básico Interpretar y aplicar tolerancias y dimensiones

geométricas Seleccionar materiales para maquinados Seleccionar herramientas para desbaste de

material. Identificar máquinas herramientas

convencionales. Calcular velocidades de avance y corte Interpretar y aplicar tipos de acabados y su

simbología. Utilizar paquetes computacionales para el diseño

mecánico.



Esta asignatura aporta al perfil del ingeniero mecatrónico los conocimientos y habilidades necesarias para el diseño y fabricación de productos, proporcionando las herramientas suficientes para manufacturar elementos y componentes utilizando procesos avanzados de manufactura, para el diseño, implementación y mejoras de sistemas integrados de manufactura mediante la utilización de nuevas tecnologías en el desarrollo de nuevos procesos en la industria


CONTENIDOUNIDAD I:

Introducción a la manufactura avanzada

Comprender la importancia de los procesos para la fabricación de piezas mecánicas.

Conocer las aplicaciones de los sistemas de control numérico para fabricación de piezas.

Proponer un método de fabricación de acuerdo al diseño de la pieza.



CONTENIDOUNIDAD II:

Análisis y diseño de pieza

Determinar el tipo de material a utilizar para la manufactura de la pieza de acuerdo al diseño.

Aplicar las tolerancias dimensionales y acabado de las superficies en el diseño de la pieza.



CONTENIDOUNIDAD III:

Definición de trayectorias de herramienta


Determinar las trayectorias de maquinado de la herramienta de acuerdo a la geometría del dibujo considerando las tolerancias y acabados


CONTENIDOUNIDAD IV:

Lenguajes de programación para tornos y máquinas de 3 ejes.


Desarrollo de programas para maquinado en maquinas CNC de tres ejes.


CONTENIDOUNIDAD V:

Uso de programas CAD-CAM


Elaborar piezas en torno y fresadora CNC utilizando software CAD-CAM


REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Krar / Check, Tecnología de Las Maquinas Herramienta, Ed. Alfaomega

Mikell P. Groover,Fundamentos de Manufactura Moderna, Ed. Prentice May

Morpin Poblet, José, Sistemas CAD/CAM/CAE, Diseño y Fabricación por Computador, Ed. Marcombo.

Manufacturing Management, Ed. Addison-Wesley



UNIDAD I:

INTRODUCCIÓN A LA MANUFACTURA AVANZADA

Comprender la importancia de los procesos para la fabricación de piezas mecánicas.Conocer las aplicaciones de los sistemas de control numérico para fabricación de piezas.Proponer un método de fabricación de acuerdo al diseño de la pieza.



INTRODUCCIÓN A LA MANUFACTURA AVANZADAUNIDAD I:

1.2 Metodología para la manufactura de unapieza determinada

1.1 Análisis de operación maquinado

1.3 Control numérico y su aplicación en losprocesos de manufactura.




1.1 Análisis de operación maquinadoGeneralidades

Antes de empezar a leer esta introducción, tómese unos minutos para revisar varios objetos alrededor de usted: su reloj, el teléfono celular, la silla, una lata de refresco, los interruptores de luz y su computadora. Pronto advertirá que todos estos objetos y sus componentes individuales tienen diferentes formas; no los encontraría en la naturaleza tal como están en su cuarto. Se han transformado en diferentes formas a partir de materias primas y ensamblado como los productos que ahora ve.






Manufactura, en un sentido completo, es el proceso de convertir materias primas en productos. También comprende las actividades en que el propio producto fabricado se utiliza para elaborar otros productos. Los ejemplos podrían incluir a las grandes prensas que forman las hojas metálicas usadas en accesorios y carrocerías para automóviles, la maquinaria para fabricar sujetadores, como tornillos y tuercas, y las máquinas de coser ropa. El nivel de manufactura de una nación se relaciona directamente con su salud económica; por lo general, cuanto mayor es la actividad manufacturera de un país, mayor será el estándar de vida de su gente.





México tiene uno de los sectores manufactureros mejor desarrollados de América Latina. La manufactura contribuye con más de una quinta parte del Producto Interno Bruto (PIB) del país, y sigue siendo una de las áreas con mayor atractivo para la inversión extranjera en el país debido a que existen sectores de manufactura avanzada con un gran potencial de crecimiento.

Una de las principales ventajas que ofrece México frente a otros países, es la presencia de cadenas de producción en sectores como automotriz, aeroespacial y electrónica, y un crecimiento interesante en áreas como los sistemas embebidos.




VW, Audi, Lockheed Martin, Bombardier, Honeywell y General Electric.





MAQUINADOEl maquinado es un proceso de manufactura en el cual se usa una herramienta de corte para remover el exceso de material de una parte de trabajo, de tal manera que el remanente sea la forma deseada.El maquinado no es solamente un proceso, sino una familia de procesos. La característica común es el uso de la herramienta de corte que forma una viruta, la cual se remueve de la parte del trabajo.



1.1 Análisis de operación maquinadoMANUFACTURA

AVANZADA

Condiciones de corte

Para realizar una operación de maquinado es necesario que se de un movimiento relativo de la herramienta y la pieza de trabajo. El movimiento primario se realiza a una cierta VELOCIDAD DE CORTE; además, la herramienta debe moverse lateralmente a través del trabajo. Este es un movimiento mucho mas lento, llamado AVANCE, la dimensión restante del corte es la penetración de la herramienta de corte dentro de la superficie original de trabajo, llamada PROFUNDIDAD DE CORTE.





Teoría de la formación de viruta en el maquinado

El modelo de corte ortogonal asume que la herramienta de corte tiene forma de cuña, y el borde cortante es perpendicular a la velocidad de corte, cuando esta herramienta se presiona contra la pieza de trabajo se forma por deformación cortante la viruta a lo largo del plano de corte. La herramienta para corte ortogonal tiene dos elementos geométricos, el ángulo de ataque (a) y el ángulo del claro o de incidencia que es el que provee un claro entre la herramienta y la superficie recién generada.





OPERACIONES DE MAQUINADO

Torneado es la operación en la cual se utiliza una herramienta de corte con un borde cortante simple destinado a remover material de una pieza de trabajo giratoria, para dar forma a un cilindro. El movimiento de velocidad lo proporciona la parte de trabajo giratoria y el movimiento de avance lo realiza la herramienta de corte,






La máquina perforadora o taladros de prensa son esenciales en cualquier taller metal-mecánico. Un taladro consta de un eje (que hace girar la broca y puede avanzar hacia la pieza de trabajo, ya sea automática o manualmente) y una mesa de trabajo (que sostiene rígidamente la pieza de trabajo en posición cuando se hace la perforación). Un taladro se utiliza principalmente para hace perforaciones en metales; sin embargo, también pueden llevarse a cabo operaciones como roscado, rimado, contrataladro, abocardado, mandrinado y refrentado

TALADRO






TALADRO






El fresado consiste en maquinar circularmente todas las superficies de formas variadas; planas, convexas, cóncavas, etc. Este trabajo se efectúa con la ayuda de herramientas especiales llamadas fresas.Las fresas pueden considerarse como herramientas de cortes múltiples que tienen sus ángulos particulares.La combinación de dos movimientos: giro de la fresa y avance de la mesa de la velocidad de corte.

FRESADO






FRESADORA CONVENCIONAL






FRESADOR VERTICAL






A mediados de los años 60 se hicieron amplios estudios que demostraron que aproximadamente el 40 % de todas las operaciones de corte de metales se llevan a cabo en tornos. Hasta entonces, la mayor parte del trabajo se llevaba a cabo en tornos convencionales o revólver, mismos que no eran muy eficientes de acuerdo a los estándares actuales. Una intensa investigación llevó al desarrollo de centros de torneado controlados numéricamente. En años recientes, éstos han sido actualizados a unidades más poderosas controladas por computadora capaces de mayor precisión y de ritmos más elevados de producción.

CENTROS DE TORNEADO CNC


UNIDAD I:



1.2 Metodología para la manufactura de una pieza determinada




Una de las metodologías utilizadas por la ingeniería concurrente o diseño integrado de productos es el diseño para manufactura, DFM. El diseño y desarrollo de productos requiere no solamente el manejo de conceptos básicos de diseño mecánico convencional, sino la selección adecuada de materiales y procesos de fabricación. Es fundamental además de trabajar en equipos multidisciplinarios que involucren en el proceso de diseño tanto los atributos del cliente como las variables de ingeniería.

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.





PRINCIPIOS DEL DFM





PRINCIPIOS DEL DFM

Reducir el número total de partes

Costos de ensamble reducidos.

Desensamble más fácil en el mantenimiento y el servicio de campo.

Con frecuencia es más fácil la automatización con una cuenta de partes reducida.

Menos partes por adquirir, reducción en los costos de pedidos.





Menores esfuerzos de diseño

Evita el diseño de componentes con ingeniería personalizada.

Desarrollar un diseño modularUsar materiales y componentes estandarizados





Diseñar partes multifuncionales

Permite el desarrollo de celdas de manufactura.

Minimizar las operaciones de manipulación





Incluye características tales como biselado y ahusamiento en partes que coinciden.

Usar una parte base a la que se agregan otros componentes.

Diseñar un ensamble para la adición de componentes desde una dirección.

Minimizar la cantidad de sujetadores distintos

Eliminar o reducir el ajuste requerido.





Muchos productos ensamblados requieren un ajuste.

El diseño de productos debe minimizar la cantidad de ajustes necesarios, dado que consumen tiempo en el ensamble.

1.3 Control numérico y su aplicación en los procesos de manufactura.




La máquina herramienta ha jugado un papel fundamental en el desarrollo tecnológico del mundo hasta elpunto que no es una exageración decir que la tasa del desarrollo de máquinas herramientas gobiernadirectamente la tasa del desarrollo industrial





El control numérico por computadora, de ahora en adelante CNC, es un sistema que permite controlar en todo momento la posición de un elemento físico, normalmente una herramienta que está montada en una máquina. Esto quiere decir que mediante un software y un conjunto de órdenes, controlaremos las coordenadas de posición de un punto (la herramienta) respecto a un origen (0,0,0 de máquina), o sea, una especie de GPS pero aplicado a la mecanización, y muchísimo más preciso.

CN





Una máquina a control numérico, tanto torno como fresa, es una máquina convencional con algunos elementos más sofisticados, como por ejemplo una computadora que la comanda.Esencialmente funciona de esta manera: en base a un plano de una pieza determinada, se elabora un “programa” de pieza. Este programa está compuesto de una serie de códigos , los que son leídos por la computadora y le transmiten a la máquina las órdenes para que trabaje. De esta manera se consigue una pieza en forma prácticamente automatizada.

CNC





La historia de las máquinas con control numérico es reciente, pero sin embargo el impulso que las mismas provocaron en la industria, es tan importante que actualmente no se concibe un futuro tecnológico sin ellas.

La calidad de las piezas elaboradas por estas máquinas, así como la velocidad de sus componentes, es tan relevante, que a primera vista asombra a quienes no tienen conocimiento de mecánica como a quienes lo poseen.

Básicamente podemos definirlas como máquinas herramientas manejadas por computadoras.





En un maquinado con un CNC, el hombre leerá el plano, y construirá una sucesión ordenada de datos alfanuméricos, que conformarán el programa de la pieza, el cual será introducido en la Unidad de Gobierno ( ordenador), que será el encargado de transmitir a los órganos de la máquina, las instrucciones correspondientes para poder elaborar la pieza.

plano - operario - unidad de gobierno - máquina herramienta.





VENTAJAS DE LA APLICACIÓN DE UNA MÁQUINA HERRAMIENTA CON CNC

Reducción en los tiempos de producción

Mayor fiabilidad en la producción

de las piezas

Reducción de los tiempos de

control de la calidad.

Reducción de los tiempos de control de proceso por medio de planos y hojas de ruta o de procesos.

Ahorro de herramientas y dispositivos de corte




Tipos de fresas




FRESAS DE FORMA




TIPOS DE BURILES




ACTIVIDADES DE REPASOEn el siguiente esquema, indica las partes principales de un torno convencional




PREGUNTAS DE REPASO Y DISCUSIÓN

1.- Define con tus propias palabras el término manufactura.

2.- Según los visto en la unidad, define el término manufactura avanzada.

3.- Estas son necesarias definir antes de llevar a cabo una operación de maquinado.

4.- ¿Qué es el DFM?

5.- ¿A que se le llama máquinas-herramientas?




5.- ¿Defina con sus propias palabras que es el Control Numérico?

6.- Mencione cuatro máquinas que sean manipulables mediante el Control Numérico.

7.- ¿Para cuál tipo de producción (pequeña, mediana o alta) se recomienda el uso de máquinas con Control Numérico?

8.- Mencione los tres ejes coordenados que se utilizan en la programación con Control Numérico.

9.- Describa la ubicación de los ejes coordenados en las siguientes máquinas con Control numérico: A ) Torno B ) Fresadora





10.- ¿Qué es el torno mecánico?

11.- Describe y esquematiza los tres movimientos en un torno.

12.-Menciona en que tipo de superficies se pueden realizar trabajos en el torno tanto para desbastado como para acabado.

13.-Menciona que trabajos especiales se pueden realizar en el torno

14.- ¿Cuál de los procesos de manufactura siguientes se clasifica como procesos de remoción de material? a) colocado d) forjado f) maquinado b) h) prensado b) estirado e) molido c) g) moldeado i) rechazado c) extrusión


unidad i-introducción a la manufactura avanzada

Documents