Fabricacion de Una Polea

 

Universidad de Holguín “ Oscar Luce Lucero ro Moya Moya”” Docto rado Curric ular en CAD CAD/CAM /CAM INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA DE LA VICTORIA

PROCESOS DE FABRICACIÓN II  II  PROYECCION DEL PROCESO TECNOLOGICO DEL MAQUINADO PARA UNA PIEZA.

Elaborado Por: Luciano Rea

Maracay Marzo 2007  

0

 

INDICE 1.Análisi .Análisiss del Diseño…………… Diseño…………………………………………………………… …………………………………………………… ……

2

1.1 Destino de servici servicio o de la pieza … ……………………………………………

2

1.2 Clasificación de las ddiferentes iferentes superficies de la ppieza ieza se según gún asignación …

4

1.3 Clasificación de las bases de construcción fundamentales y auxiliares de la pieza atendiendo a la cantidad de puntos de referencia. …………………..

5

1.4 Argumentación Argumentación de la descripción dimen dimensional sional de la pieza, de sus exigencia técnicas y requisitos de exactitud. ………………………… …………………………………………. ………………. 6

2.  Proyección Pr oyección del proceso tecnológico de maquinado ………………………….. …………………… …….. 8

2.1 Elección del tipo de producción. ………………………………………………. 8 2.2 Selección del tipo de pieza en bruto. ……………………………… …………………………………….… …….…

 

8

2.3 Esfuerzos a que está sometida la pieza y condiciones de trabajo trabajo……… ………

10

2.4 Coeficiente de aprovechamien aprovechamiento to del material de la pieza en bruto …….

10

2.5 Cálculo del costo de la pieza en bruto … ……………………………….. ………………………………. .

11

2.6 Elección de los pasos te tecnológicos cnológicos pa para ra todas las su superficies perficies de la pieza 11

 

2.7 Carta de la ruta tecnológica del mecanizado de la Polea………..…….

12

2.8 Plan de trabajo para la Polea …………………………………………… ……………………………………………..

12

2.9 Cálculo de la potencia mecánica ………………………………………..

20

1

 

 ANAL ALISIS ISIS DE DISEÑO. 1.- AN

1.1.- Destino de Servicio de la Pieza. En los vehículos de pasajeros o de carga tienen un sistema de generación de energía eléctrica. En dicho sistema de generación eléctrico, uno de los componentes más importantes es el alternado alternador. r. El mismo se encuentra colocado en el motor para recibir potencia o movimiento.

Dentro del mismo se encuentra el motor en la parte frontal y dentro del cofre.

Motor

 

 Alter  Al ter nado na dorr

El alternador tiene como función mantener la carga eléctrica de la batería; cómo lo hace: toma la potencia o el el movimiento del motor para hacer girar girar el rotor del mismo, mismo, y así generar energía eeléctrica léctrica y enviarla a la baterí bateríaa para m mantener antener la carga de la misma. Cómo toma la potencia o movimiento: por medio de la pieza en cuestión que es la polea del alternado alternador. r. La polea se sujeta con una tuerca y aprisionada con un arandela de presión que absorbe las vibraciones y es no permite la perdida del apriete de la tuerca.  

2

 

La misma tiene una forma acanalada, donde permite la correa tipo “ V” , calce dentro de la misma y por adherencia arrastre la polea que esta sujeta al rotor permitiendo girar al mismo, de esta manera el alternador genera la corriente eléctrica de suministro al acumulador o Batería. El acumulador o Batería es la fuente de energía o electricidad para todo el vehículo.

Polea del Alternador

Proceso de Fabri Fabricación cación de polea para para alternador: La polea para alternador es del tipo “Correa en V” donde se inicia el proceso con la materia prima a seleccionar , barra calibradas de aluminio 6063, de 7722 mm de diámetro.

 

3

 

1.2.1.2 .- Clasificació n de las diferentes sup superfici erficies es de la pieza según su asi asignació gnació n

Las superficies de la polea se clasifican de la siguiente manera:

1 3

2

2 1

1

3

2

1 3

Figura. 1 Superficie según su asignación

 

4

 

1.

Superficies bases fundamentales

2.

Superficies bases auxiliares

3.

Superficies ejecutivas

1.3.de icio las nar bases y auxiliares de la piezaClasificación de manera pos todos todde osconstrucción los punto s defundamentales la pieza.

Según el esquema de basamento podemos ver que nuestra pieza es fijada en la mordaza del torno y cómo el mecanizado en un torno es: haciendo girar la pieza sujetada; se reducen los grados de libertad a la condición donde solamente se tiene rotación en el eje de la pieza, llamado de doble directriz por la eliminación de cuatro grados de libertad. Otro punto importante es que el tope de la pieza en el momento de fijación (Cara lateral derecha) sirve cómo base fundamental y de construcción el proceso de mecanizado. También se dicha cara se utilizara cómo una base dimensional para llevar las medidas acompañando el proceso tecnológico de la pieza

1

5

3

Figura 2  Base de colocación pieza

 

5

 

5 3

Figura 3 Base de colocación de pieza terminada

1.4.Argumentación descripción dimensional de la pieza, de sus exigencia técnicas y re requisit quisit osde de la exa exactitud. ctitud.

El caso de fabricación de la polea, tenemos que para las dimensiones externas, diámetro exterior las mismas no, poseen exigencia técnica, ya que cotejando con los planos no presentan tolerancia, Pero para el caso del agujero donde se montará en un eje, si presenta exactitud ya que la especificación de diseño lo requiere. requiere.

Figura 4 Dimensiones radiales de la pieza  

6

 

Para este caso se tiene que el eje tiene especificado g 6 cómo tolerancia según planos, por lo tanto el agujero donde se colocará el eje se puede colocar el contrapuesto G6 con los extrem extremos os de tolerancia iguales para que el montaj montaje e sea apropiado. En este caso el agujero de montaje sobre el eje se verifica con las medidas medidas dadas por planos así su valor global es Ф 17 G6. Se de deben ben respe respetar tar y verificar ddurante urante la fabr fabricación, icación, para nnoo tener dificultades en el destino de servicio. Otra relación importante es la del eje, con la superficie lateral derecha identificada com comoo B, donde  se presenta una condición de perpendicularidad y una desviación de medida: 0,02 mm.  La superficie B se utiliza utiliza como como base ddimensional imensional y ba base se tecnológica tecnológica para el proceso de mecanizado. La superficie B es una base fundamental de la pieza, ya que de ahí parte en el destino de servicio cotas de posición y de funcionamiento.

Figura 5 Dimensiones , toleranc tolerancias ias y Posición de la piez piezaa

 

7

 

l ángulo de canal o de ranura, y la profundidad no poseen tolerancia, debido a que no afectan el destino de servicio. La profundidad de canal solo afecta al funcional evitando recalentamiento de la correa de transmisión y el ángulo la profundidad de montaje.

2.2.- P Proyección royección del proceso t ecnológ ico d e ma maquinado quinado 2.1.2.1 .- Elección del tipo de prod ucción ucc ión..

Para la siguiente pieza se tiene que la demanda anual de la pieza se estima en 120 piezas, el peso aproximado de la misma es de 0,250 kg, según recomendaciones la pieza se clasifica como pequeña y con esta información se determina la magnitud del lote de piezas a fabricar por la siguiente ecua ecuación: ción:

N=v*t/&=

120

 x8 = 3.428  

Se redondea n = 4 piezas

280

Donde: n: magnitud del lote de piezas V: volumen de producción= 120 piezas anuales t: número de días para los cuales es necesario tener una reserva de piezas en el almacén. t = 7 ...10 días para piezas pequeñas. &: número de días de trabajo en el año (280 días). Finalmente, según recomendaciones de la tabla 5, la pieza será elaborada en condiciones de producción individual. 2.2.2.2.- Selecció Selecció n del tip o de pi pieza eza en brut o.

Para la selección del material de partida para la fabricación se requiere las dimensiones iniciales de partida para la puesta a punto de la máquina

 

8

 

- Material de la pieza: Aluminio 6063 - Barras Calibrada Calibradass de Ф70 mm (Según catalogo comercial comercial)) - Tipo de producción: serie individual (bajo pedido) - No está sometida a grandes esfuerzos. - Masa de la pieza (Mpt) 0,25 kgf.

Para pieza se requiere una72barra material donde segúnlalafabricación tabla Nº 5de delasobre-medidas sería de de Ф mm. de Pero no es macizo, una dimensión comercial, la misma es de Ф70 mm, y son barras extraídas de aluminio 6063, estas mismas son diámetros regulares y suficiente para la pieza. La longitud promedio promedio mínima para efectua efectuarr la pieza es de 30 mm y nos queda

Ф70

mm 

30 mm

Figura 6  Dimensiones de la pieza inicial 

Peso: el peso aproxim aproximado ado de la pieza inicial se puede calcular de la siguiente manera:

2

 peso =

π  * d 

4

* L * γ    

Datos Da tos Ca Catalogo talogo Fabric ante:

 peso =

π  * (0 (0.7 dm)

4

2

* 0.3dm * 2, 69kgf / dm3

=

0, 31kgf   

“ ALU-S ALU-STOC TOCK. K. S.A. S.A.””

- La rugosidad de la superficie (rayas de

extrusión) admisible varía: 

  de +/- 0,0 0,06 6 mm. mm. para eespesores spesores inferiores a 11,6 ,6 m mm. m. •  a +/- 0,20 mm. para espesores superiores a 16 mm. •

- La longitud normal para las barras para mecanizar está establecida en 3.000/4.000 mm. y 6.050 mm. para los perfiles.  

9

 

- Límite elástico - Límite de ruptura - Límite a fatiga

σ Y 

σ U  σ  

e 

N / mm² = 215 N / mm² 150 N / mm²

=

175

=

2.3.2.3 .- E Esfu sfuerzos erzos a que está sometid a la piez pieza a y con dic iones d e trabajo.

De acuerdo al uso de la pieza el esfuerzo al cual va a estar sometido no sobrepasara al esfuerzo equivalente en su sección mas critica c ritica

σ

eq u i v .

σ  

e 

=

  0, 6σ  y

=

1070,34

=

kgf  mm

2

0, 6 *17500  N

cm 2

=

10500 N 

cm 2

 

 

2.4.2.4 .- C Coeficient oeficiente e de aprovech aprovechamiento amiento d el material de la pi piez eza a en brut o (a).

a=(Mpt / Mpb)100 % ..........(I) donde: Mpt: masa de la pieza terminada. Mpb: masa de la pieza en bruto Las magnitudes de Mpt y Mpb según capitulo I y las ecuaciones que se tienen:

Mpt = 0,25 ,2 5kgf 

a=

 

0,25 0,31

∗

Mpb = 0,31 ,31kgf   

100% = 80, 65%  

10

 

2.5.2.5 .- C Cálculo álculo del co costo sto d e la pieza en brut o

El material escogido Aluminio 6063, o aluminio al silicio es el más utilizado tanto para perfiles cómo de construcción su costo hoy en día se encuentra alrededor de los 7000 Bs / kg, a este costo hay sumarle el costo por elaboración y máquina; por lo tanto se tiene: Cpb = 10500 Bs

kg

* 0, 31kg

=

3255

  Bs  pieza

 

2.6.2.6 .- Elección d de e los pasos ttecnológ ecnológ ico icoss para todas las sup erfici es de la pieza.

5

8

4

9

2

1

10

3

6 7

Figura 7 Superficies de Mecanizado  

11

 

2.7.2.7 .- C Carta arta de la ruta ttecnol ecnológi ógica ca del mecanizado d de e la Polea

TORNO CNC EMCOMAT E300

Especificaciones

Dimensión del plato

135 mm

Rango de desplazamiento en ‘’X’’

340 mm

Rango de desplazamiento en ‘’Z’’

275 mm

Velocidad máxima de avance

25000 mm/min

Máximas RPM del husillo Potencia Desplazamiento Desplazami ento del contrapunto Recorrido Recorrid o de la caña del contrapunto Capacidad de la torreta Precisión de repetibilidad Precisión Precis ión de posiciona posicionamiento miento Resolución Resoluc ión

6000 25 Kw 2000 mm 220 mm 8 herramientas 0.005 mm 0.01 mm 0.001 mm

Diámetro del Husillo

108 mm

2.8.- Plan de trabajo para la Polea

1. 2. 3. 4. 

 

Definir la cont continuidad inuidad ddee las opera operaciones ciones de mecanizado. Elegir las máquinas y las hherramientas erramientas.. Calcular los ttiempos iempos necesarios. Informar al operario operario con la documentaci documentación ón necesaria .

12

 

Herramientas He rramientas d de e corte

Nº

Operaciones

Máquina

010

Montaje de la Barra y tope l

------

020

Preparación del montaje de la primera fase (refrentar, torneado, puntear)

torno

---

030

Refrentado

torno

Portaherramienta para torneado ext. Tipo rombo de 80º (CNMG120408)

040

Cilindrado Cara lateral derecha

torno

Portaherramienta para torneado ext. Tipo rombo de 80º (CNMG120408)

050

Perforación de centro

torno

Broca de centrar forma A ø 5/8”

060

070

080

Cilindrado

torno

Cilindra Cilindrado do

torno

Torneado Canal

Portaherramienta para cilindrado interior Tipo rombo de 80º (CNMG120408) Portaherramienta para torneado ext. Tipo cudrada (CCGX) Desbaste: portaherramienta para torneado ext. Tipo rombo de 35º (VBMT160408 - 4025)

torno Acabado: portaherramienta para torneado ext. Tipo rombo de 35º (VBMT160408 - 4025)

090

100

Cantos redondeados interiores Cortado

torno

torno

Portaherramienta para ranurado ext. Tipo lama (N 151.2 – 315 - 30 5G) Herramienta de corte, tronzadora de vidia

Tabla 1.- Ruta de trabajo de la pieza.

 

13

 

Instrumento s de medición requeridos.

  •  •  •  •  •

Cinta métrica. Reloj comparador. Vernier de 150mm. Tornillo m micrométri icrométrico co de 50 - 75mm (resol (resolución ución 0.01mm). Tornillo micrométrico para interiores de 0 – 25 mm (resol (resolución ución 0.001mm).

•

  Rugosímetro.

Herramientas He rramientas d e cort corte. e.

1

2

3

4

5

Las siguientes Herramientas y el montaje respectivo en un portaherramientas se efectúan los diferentes tipos de Mecanizado, cómo por ejemplo: Herramienta  1: Se utiliza para desbaste (alto arranque de viruta) como pasos intermedios y finos. Adicionalmente sirve, sirv e, realizar refrentado

Herramienta 2: Broca, para efectuar agujeros de todos tipos

Herramienta   3: Sey utiliza desbaste (Medio bajo arranque del yviruta) como pasos intermedios intermedios finos. para Se ut utiliza iliza m mucho ucho para yacabado superficial superficia detalles detalles de mecanizado con radios muy pequeños. Herramienta  4: Porta herramienta con plaquita para cilindrados interiores, se puede observar que se coloca c oloca triangular triangular con punta mas angulada . Herramienta  5: Tronzadora, para cortes profundos, no es el único modelo hay del tipo laminar con espesor espesor de 2 , 3 mm o m mayor, ayor, se utiliza para cort corte e profundo profundo o cortadora de piezas depende de su aplicación.

 

14

 

No. Operación Operación 001- Fase inicial

No. Contenido Contenid o de los herra

A

pasos tecnológicos Colocar la pieza y puesta a tope

Refrentado en 030 Superficie lateral derecha Torn. Desde centro hasta R13 mm

Máquina Máquin a Herramienta Torno Tor no E EMCO MCOMAT MAT E300 (CNC)

Denominación Torneado Tornea do exterior y refrentado

mien ta

Régimen de co corte rte i

t

s

n

Vc

tiempo Tp Ta

0,2 1

6

0,5

3

2

0,5

F 0,2 mm/rev

040

F0,2 Torn. en acabado exterior desde R 13 mm hasta R 35 mm

Norma de

3

2

-

190 0,20 0,25 m/ min

-

0,15 425 0,25

1 (según la rugosidad en la superficie)

Tabla 2.- Carta tecnológica de elaboración de parte de la pieza

 

15

0,4

 

No. Operación Operación 002- Fase Fase Mecanizado

Denominación Torneado Tornea do interior y cilindrado

Régimen de co corte rte

No. Contenido Contenid o de los herra mien pasos ta tecnológicos 050 Perforación Broca 2 de 5 / 8 “

060 Torn. Interno llevar a medidad Ф 17 G6 mm .

4

070 Torn. Externo de Ф 70 mm. Hasta Ф 68 mm

1

080 Torn. Externo Profundo de Ф hasta Ф 59 

 

Máquina Máquin a Herramienta Torno Tor no E EMCO MCOMAT MAT E300 (CNC)

i 8

2

t 24

Norma de

s F 0,3 mm/rev

n

0,56 F 0,2 mm/rev

-

Vc 150 m/ min

tiempo Tp Ta 0,55

0,31 425 m/ min

5

2

4

1

F 0,2 mm/rev

-

0,31

(según la rugosidad en la superficie)

425

F 0,2

190 m/ min

9

68

16

0,23

 

No. Operación Operación 003- Fase Fase Mecanizado

Denominación  Acanal  Ac analado ado y Ac abad abado o fin f inal al

Régimen de co corte rte

No. Contenido Contenid o de los herra mien pasos tecnológicos 084 Torn. Externo Corte lateral Dere. 32º inclinación

ta 5

Máquina Máquin a Herramienta Torno Tor no E EMCO MCOMAT MAT E300 (CNC)

i 4

t 3,6

s F 0,2 mm/rev

Norma de tiempo n

Vc 190 m/ min

Tp

Ta 0,52

086 Torn. Externo Corte lateral Izq. 32º inclinación

5

4

3,6

F 0,2 mm/rev

190 m/ min

0,52

425

0.1

190 m/ min

0,44

090 Torn. Redondeo de cantos

5

2

0,2

F 0,3 mm/rev (según la rugosidad en la superficie)

100 Cortado de la pieza

 

5

6

mm/rev 25,5 F 0,3 mm/rev

17

 

N°

Grado IT

Rugosidad Superficial

Tipo de Superficie

Métod o de Métod Elaboración

1 2 3

IT6 IT2 IT2

3.1 0.6 1.6

Pulida Pulido Fino Pulido fino

Refrentado Torneado Torneado

4 5 6 7

IT3 IT3 IT4 IT4

1.6 1.6 1.6 1.6

Torneado Torneado Torneado Torneado

8

IT4

1.6

9

IT4

1.6

10 11

IT2 IT2

0.6 1.6

Cilindra Cilindrado do Exterior Cilindra Cilindrado do Exterior Cilindra Cilindrado do Exterior Cilindra Cilindrado do Exterior Cilindrado Exterior Eliminación de cantos y bordes Cilindrado Exterior Eliminación de cantos y bordes Pulido Fino Pulido fino

Torneado Torneado Torneado Cilindra Cilindrado do Interior

Tabla 3.- Método de elaboración elaboración de la pieza

A continuación se presenta las diferentes etapas del mecanizado con el montaje respectivo en el husillo del torno. Se coloca alimentador automático ( si se requiere producción continua), se lleva a posición con el tope.

30 mm

 

18

 

Posterior al la puesta a tope se efectúa el refrentad refrentado o de la cara lateral derecha: com comoo se muestra en el esquema Empezando desde el centro y con una penetración de 0,5 mm en –Y efectuar efectuar un avance ha hasta sta un desplazam desplazamiento iento en X con la m misma isma profun profundidad, didad, posteriormente, posterio rmente, cambia a una penetración –Y de 1 mm hasta el diámetro ffinal, inal, para obtener las dos caras en lado B 

Posteriormente Posteriorm siguiente operación de ta taladrado ladrado de orificio, en centro de rota rotación de la pieza:ente Conlalasiguie brocante de oper 5/8” ación de diámetro y una penetración deella herramienta deción 27 mm en -Y

Despues mecanizar mecanizar con la broca de 55/8” /8” de diám diámetro etro y abrir un orifico, se efe efectúa ctúa el acabado interior con la herramienta de cilindrado interior, pasando desde un diámetro de 7,93 mm en X hasta 8,5015 mm, donde se llega a la medida.

 

19

 

Posterior se efectúa el cilindrado externo para llevarlo a cota de diseño.

En el cilindrado externo, las dimensiones de partida son Ф70 mm, con una profundidad de 1mm en la dirección –X, se lleva directo desde Ф70 mm hasta Ф68 mm, cuyo diámetro es el final. Paso siguiente con la herramienta Nº 5 de tronzar profundo se efectúa el canal mostrada colocando la pieza de 0Y hasta – 10,04Y para iniciar el arranque de viruta. Empezando desde el diámetro externo 68 mm, para caso de la herramienta 34X y avanzando la herramienta hasta 29X (dirección centro de las X para el mecanizado ), una vez finalizado se retira la herramienta y con la herramienta N1, se coloca con el ángulo indicado por planos y en posición 0Y hasta posición – 9,95Y. Con una penetración de de -2,3Y -2,3Y se inicia el desbaste hasta con recorr recorrido ido de la herram herramienta ienta de manera diagonal dirección X de 34X hasta 24,7X, nuevamente se aumenta dde -2Y hasta -4,6Y y se desbasta hasta llegar de 34X hasta 26X ,para luego efectuar eell afinado de la superficie, colocando la penetración de la herramienta desde -5,2Y y se mecaniza con el mismo desplazamiento en X. De igual Manera para la fronta frontal,l, partiendo de -11,54Y con una penetración de la herramienta de -13,34Y y de 34X hasta 24,7, se inicia el desbaste con la herram herramienta ienta de forma diagonal dirección X de 34X hasta 24,7X, nuevamente se aumenta desde -13,54Y hasta -15,84Y y se desbasta hasta llegar de 34X hasta 26X ,,para para luego efectuar el afinado de la superficie, colocando la penetración de la herramienta desde -15,84Y hasta -16,44Y y se mecaniza con el mismo desplazamiento en X del caso anterior.

 

20

 

Posteriormente se efectúa el redondeo de los labios externos de la canal con radio máximo de 0,8mm. Una vez efectuado el el redondeo de la superficie de los labios exte externos rnos de la canal, se procede a cortar la pieza con la herramienta tronzadora Nº5 , posicionando la herramienta a cota -23,25Y y con la penetración de la herramienta desde 34X hasta 7X para el corte completo de la pieza.

2.9.2.9 .- C Cálculo álculo de la pot encia mecánica

Este cálculo se realiza para el paso de mecanizado mas extremo, o sea para el desbastado con profundidad de corte 2 mm. La potencia mecánica se puede calcular según la siguiente ecuación:

Pm =

Ps ∗ Zw = 3 GJ   

m3

×

4,07    x10

−

7

m3  

s

=

1221watt  = 1,6 Hp  

En donde: Pm −  Potencia

Ps

 

−

mecánica de la operación tecnológica.

 Energía específica de corte. (Geoffrey & Boothroyd. Pág. 56)

21

 

Ps   = 3 GJ 

m

3

K r  − Ángulo

, para

ac

=

a  f 

×

sin Kr  = 0  ,19  ÷ sin 90 0

=

0,19mm  

del filo principal de la herramienta

(

 Zw = π  ×a  p × f  × d m

+  

)

a p nw

=

π  × 2mm × 0,19 mm

 

3  Zw = 24535,08 mm3 min = 4,07 x10 7 m  

−

seg

rev

  (26 + 2 )mm × 734  rev

×

min

=

 

 

En donde: a p

−

Profundidad de corte

 f  − Avance

d m

−

Diámetro de la superficie de transición.

Gerling g) Otros datos importantes y utilizados son los siguientes: ( H. Gerlin Tabla Nº 1.3  “Valores de orientación para velocidades de corte en m/min para el torneado con acero rápido (SS) y de metal duro (plaquitas)”. (pag. 35)  Aleac  Al eacio io nes d e Alum Al umin inio io :

Herramienta SS ………….s = 0,2 y V = 28 mm/rev.

Torneado Desbaste

K…………… s = 0,2 y V = 125 mm/rev.

Herramienta SS ………….s = 0,2 y V = 67 mm/rev. Torneado afinado

K…………… s = 0,2 y V = 425 mm/rev

Tabla Nº 2.3 “Velocidad de corte (V), avance (s) y refrigeración para brocas de acero SS”. (pag. 103)

 

22

 

Diámetro de la broca

 Aleac  Al eacio io nes d e Alum Al umin inio io  

15 mm.

20 mm.

s

0,3

0,4

V

150

150 mm/ min

mm/rev.

Cálculo Cá lculo d e tiempo útil pri ncipal: ( pag. 48 ) Tiempo Tiemp o útil principal principal

=

longitud atornear  avance / min

 

Donde: n = número de revoluciones

 

23

t hu

 L =

s *n