TESIS CÁLCULO GRUPO N°04

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA – ENERGÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA

PROYECTO DE TESIS

“DISENO Y FABRICACIÓN DEL SISTEMA DE TRANSMISIÓN DE UNA MÁQUINA ROLADORA TIPO PIRAMIDAL CON CAPACIDAD HASTA 3MM PARA EL TALLER DE MÁQUINAS-HERRAMIENTAS” PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE: INGENIERO MECÁNICO

ROCANO QUIÑONES JULIO ENRIQUE RUESTA PASTOR ANDRÉ RAFAEL CORDOVA SÁNCHEZ ALAN VARGAS PERALTA ROMMEL Callao, julio, 2014 PERÚ 1

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DEDICATORIA

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INDICE RESUMEN……………………………………………………………………………..….5 INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………..…..6 CAPÍTULO I 1. PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN……………………………………….7 1.1 Identificación del Problema…………………………………………………….7 Dedicamos este trabajo ante 1.2 Formulación del Problema……………………………………………………..7 todo a Dios, a nuestros 1.2.1 Problema General…………………………………………………………..7 padres por todo el apoyo que 1.2.2 Problema Específico………………………………………………………..7 nos brindan y también 1.3 Objetivos de la Investigación…………………………………………………..8 1.3.1 Objetivos Generales……………………………………………………….. 8 dedicamos a nuestro profesor 1.3.2 Objetivos Específicos……………………………………………………… 8 que nos ha guiado para 1.4 Justificación……………………………………………………………………...8 poder realizar este trabajo. CAPÍTULO II 2. MARCO TEÓRICO………………………………………………………………………9 2.1 Proceso de Conformado Mecánico………………………………………..…..9 2.1.1 Por Fundición y Colada……………………………………………………...9 2.1.2 Por Deformación Plástica..………………………………………………….9 2.1.3 Por Maquinado……………………………………………………………….9 2.1.4 Por Ensamble y Unión……………………………………………………..10 CAPÍTULO III 3. VARIABLES E HIPÓTESIS 3.1 Variables de la investigación….………………………………………………11 3.2 Definición de variables…………………………………………………………11 3.3 Operacionalización de variables..…………………………………………….12 3.4 Formulación de hipótesis………………......………………………………….12 3.4.1 Hipótesis general…….……………………………………………………..12 3.4.2 Hipótesis específicas.…………………………………………………….. 12 CAPÍTULO III 4. METODOLOGÍA 4.1 4.2 4.3 4.4

Tipo de Metodología………..….………………………………………………13 Diseño de la Metodología…..……………………………………………..13-14 Población y muestra……………..…………………………………………….14 Técnicas e Instrumentos de recolección de datos....……………………….15

ANEXOS 

Matriz de consistencia. 4

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RESUMEN

La Máquina Roladora para el Taller de Máquinas-Herramientas se construye por la necesidad y requerimiento para el taller de Máquinas-Herramientas de la FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA-ENERGÍA de la UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO, mediante un análisis se determinó la necesidad de contar con éste equipo, el mismo que por medio de un mecanismo de engranes el cual transmitirá movimiento a tres rodillos que finalmente permiten das la forma curva deseada a una lámina para la obtención de cilindros de lámina metálica a través de deformación plástica por rolado. El presente trabajo permitirá reforzar conocimientos adquiridos teóricamente y permitirá aplicar en la práctica el proceso de rolado.

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INTRODUCCIÓN

El hombre ha ido buscando la manera de facilitar el proceso de su evolución. A medida que pasa el tiempo, inventa mecanismos cada vez más sofisticados para satisfacer sus necesidades primordiales y a la vez los perfecciona. Al mismo tiempo que el hombre evoluciona, aumentan sus necesidades y su ambición de mejorar su nivel de vida. De la manufactura artesanal, sencilla, dirigida aun público minoritario, pasa a la manufactura industrial, sofisticada, impregnada de ciencia y tecnología, que satisface las necesidades de un mercado más amplia, en este caso un país. La innovación es crucial para la supervivencia de la mayoría de las empresa, el diseño de máquinas y herramientas, hacen más eficientes y confiables los procesos de producción como parte fundamental para la esta nueva era de globalización. En este orden de idea se realizó un estudio y análisis de las maquinas que se encuentran en El Taller de Máquinas-Herramientas de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional del Callao, evidenciando que no había una máquina roladora que pueda servir como apoyo complementario en la formación de un Ingeniero Mecánica, entonces es que se encuentra desprovista de una maquina roladora que permita básicamente realizar trabajos de doblado en el menor tiempo posible. La situación antes descrita, resalta la importancia de la investigación, la cual plantea el diseño y construcción de una máquina roladora y al mismo tiempo que la universidad motive proyectos similares.

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CAPÍTULO I 1. PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN 1.1

IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA

El taller de máquinas-herramientas tiene como misión brindar soporte académico eficiente a sus usuarios, en éste caso sus estudiantes, a más de presentar los mejores servicios, se hace necesaria la continua actualización de los equipos e instrumentos para laboratorio que ayuden a la formación profesional de los estudiantes. Además cuenta con una infraestructura medianamente dotada, por ese motivo se vio la necesidad de un equipo como una máquina roladora, la cual contribuirá de gran manera para las prácticas de los estudiantes. El proyecto desarrollado está orientado al dimensionamiento y construcción de una máquina roladora para el taller, según las necesidades requeridas por los usuarios del taller de Máquinas-Herramientas, por lo cual las prácticas y mantenimiento del mismo estará a cargo de quienes sean sus futuros administradores, sin embargo se realizarán algunas recomendaciones para su adecuado funcionamiento y evitar así posibles daños o problemas posteriores.

1.2

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

1.2.1 Problema General El taller de Máquinas-Herramientas, en la actualidad demanda un sin número de herramientas y equipos que ayuden a reforzar de una forma práctica los conocimientos adquiridos teóricamente por el estudiante; uno de estos procesos es el rolado, el mismo que por medio de un mecanismo de tres rodillos permita dar forma curva deseada a la lámina para la obtención de cilindros.

1.2.2 Problema Específico La carencia de proyectos de investigación en área de conformado mecánico, éste proyecto permitirá a que más estudiantes desarrollen proyectos de investigación en ésta y otras área, y permitirá conocer el diseño del sistema de transmisión de una Maquina Roladora.

1.3

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN 7

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1.3.1 OBJETIVOS GENERALES El objetivo general de este proyecto de titulación es dimensionar y construir una Maquina Roladora y diseñar el sistema de transmisión por engranes, para el taller de Máquinas-Herramientas de la Facultad de Ingeniería Mecánica-Energía, el mismo que permitirá realizar en lámina metálica delgada la forma curva deseada, con un grado de calidad aceptable, permitiendo al estudiante en la material de conformado mecánico realizar prácticas de rolado en el taller.

1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Seleccionar los materiales adecuados, en base a sus parámetro tecnológicos con la ayuda de especificaciones y normas a un bajo costo, así mismo realizar el diseño de la roladora. Construir el dispositivo de acuerdo a las proporciones del cuerpo humano de manera que no existan inconvenientes para trabajar en ella y además guarde seguridad para quien la opera o trabaje cerca de la misma. Realizar las adecuadas pruebas de funcionamiento del equipo; con la finalidad de tener una correcta operación y por ende el aprendizaje en la utilización del mismo.

1.4

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

La principal motivación para realizar éste proyecto es implementar el taller de Máquinas-Herramientas, que hoy en día no cuenta con un equipo suficiente y adecuado que garantice el aprendizaje práctico de los estudiantes; éste proyecto de investigación hace un mayor énfasis en el área de conformado mecánico.

1.5

JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

Éste proyecto toma su importancia para el taller de Máquinas-Herramientas, ya que permite al estudiante reforzar conocimientos adquiridos teóricamente y permitirá aplicar en la práctica el proceso de rolado, dándoles una pauta para que en un futuro puedan construir diversos equipos que puedan resolver problemas de la industria.

CAPÍTULO II 8

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2. MARCO TEÓRICO FUNDAMENTOS GENERALES DEL CONFORMADO MECÁNICO 2.1

Proceso de Conformado Mecánico En el conformado de piezas las partes se pueden formar: por fundición y colada, por deformación plástica, por maquinado, por ensamble y unión.

2.1.1 Por Fundición y Colada Es un proceso que se utiliza para colar o moldear, el material en forma líquida, se introduce en una cavidad preformada llamada molde. El molde tiene la configuración exacta de la parte que se va moldear o colar. Después de que el material llena el molde, se endurece y adapta la forma, la cual es la forma de la pieza, luego se abre o se rompe el molde y se extrae la pieza. 2.1.2 Por Deformación Plástica Es un proceso de formación por el cual un material en estado sólido cambia su forma, esto es posible por la aplicación de esfuerzos mayores que el límite de fluencia pero menores que el límite de rotura como flexión, compresión, cizallado y tensión ya sea por formado en frio o caliente.´ 2.1.3 Por Maquinado Este proceso se utiliza para conformar partes de materiales, es preciso y puede producir una tersura de superficie difícil de lograr con otros procesos de formación, se lleva a cabo su forma con el uso de una herramienta de corte.

2.1.4 Por Ensamble y Unión La función básica de los procesos de ensamble es unir dos o más partes entre sí para formar un conjunto o subconjunto completo. La unión de las partes se puede lograr con métodos permanentes como 9

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soldadura de arco o de gas, soldadura blanda o dura o con el uso de adhesivos basados en resinas epoxi y no permanentes las sujeciones realizadas con sujetadores mecánicos (tornillos, pasadores, chavetas, remaches, etc.)

CAPÍTULO III

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3. VARIABLES E HIPÓTESIS 3.1

Variables de la investigación

- Diseño de una máquina roladora para el Taller de Máquinas – -

3.2

Herramientas. Construcción de la máquina roladora para el Taller de Máquinas Herramientas. Definición de Variables

Diseño de una máquina roladora para el Taller de Máquinas-Herramientas En general las roladoras son máquinas de mucha utilidad para el doblado ya sea de láminas o de perfiles metálicos, en la empresas como en los talleres mecánicos básicamente se puede encontrar formadas por tres y cuatro rodillo de cuya disposición depende de la aplicación que le vamos a dar, para nuestras casi, diseñaremos una roladora de tres rodillo para el Taller de MáquinasHerramientas de la Facultad de Ingeniería Mecánica-Energía, cuyo uso es exclusivamente experimental. Construcción de la máquina roladora para el Taller de MáquinasHerramientas Una vez terminado y detallado el diseño se procede a la construcción de la ´ máquina roladora en la cual previamente en el diseño de ha desarrollado la selección de los materiales de construcción, así mismo se deberán considerar ciertos parámetro para la construcción, como radio del rodillo superior, radios de los rodillos inferiores, la separación entre los centros de los rodillos inferiores y el material a rolar.

3.3

Operacionalización de variables

Dimensionamiento

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Indicadores

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ASTM A-36 AISI-1018 SAE 1045

Diseño de la roladora.

Construcción de la roladora.

3.4

ASTM A-36 AISI-1018

MATERIALES PARA RODILLOS. MATERIALES PARA OTRAS PARTES DE LA MÁQUNA. Confiabilidad. Materiales. Seguridad.

Formulación de Hipótesis

3.4.1 Hipótesis General Es posible realizar el diseño de una máquina roladora tipo piramidal que nos permita el doblado de planchas con espesores de hasta 3mm para el Taller de Máquinas-herramientas. 3.4.2 Hipótesis Específicas El diseño de la roladora será hecho para una roladora que se asemeja a un triángulo isósceles, que es el tipo de máquina que se construirá mediante este proyecto. El rolado tiene que ver con la teoría de la barra simplemente apoyada con carga distribuida. Las secciones planas siguen permaneciendo planas aún durante la deformación plástica. Durante el rolado, aparecen fuerzas adicionales a las del doblado como la fricción, sin embargo solo se analizan aquella que provocan deformación.

CAPÍTULO IV

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4. METODOLOGÍA 4.1

Tipo de metodología Explicativo-experimental El tipo de investigación desarrollado ha sido una Investigación Explicativaexperimental, ya que buscamos el por qué de los hechos mediante el establecimiento de relaciones causa-efecto; en éste sentido, los estudios explicativos realizados nos determinan los efectos, mediante la prueba de hipótesis para la el diseño de la roladora.

4.2

Diseño de la metodología Partimos de la hipótesis general, ya que el diseño de la metodología finalmente nos permitirá verificar la hipótesis planteada que es: Dimensionar y construir una roladora que nos permita realizar la operación de doblado de una lámina de metal delgada y obtener la forma curva deseada. Se ocupa de la orientación dirigida a los cambios y desarrollos, tanto de la esfera de las ciencias naturales como de las sociales. El diseño adecuado es el factor esencial del método utilizado. La ley de la variable única debe cumplirse en toda situación experimental. Esta investigación se presenta mediante la manipulación de una variable no comprobada, en condiciones rigurosamente controladas, con el fin de describir de qué modo y por qué causa se produce una situación o acontecimiento particular. Éste tipo de investigación presenta las siguientes etapas: 

Presencia de un problema para el cual sea realizada una revisión bibliográfica.



Identificación y definición del problema.



Definición de hipótesis, variables y la operalización de las mismas, la cuales se han desarrollado anteriormente.



Diseño del plan experimental.



Prueba de confiabilidad de los datos.



Realización del experimento.

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

Tratamiento de datos.

 Propósitos y valores del alcance de la investigación Alcance

Explicativo-experimental

Propósito de la investigación

Valor de la investigación

Dirigido a responder las causas de los eventos y fenómenos físicos, en éste caso la electrónica utilizada. Se enfoca en explicar por qué ocurre un fenómeno y en qué condiciones se manifiesta, o por qué se relacionan dos o más variables.

Se encuentra más estructurado que las demás investigaciones (de hecho implica los propósitos de éstas), además de que proporciona un sentido de entendimiento del fenómeno a que hacen referencia.

El diseño que utilizaremos como ya hemos visto es de tipo de investigación explicativa-aplicada experimental, está dentro del contexto del diseño en ingeniería. Una vez realizado el diseño, se procederá a la construcción de la máquina, lo cual permitirá tener unas características definidas de la parte experimental con el fin de verificar la hipótesis planteada.

4.3

Población y muestra En la población está las empresas que diseñan máquinas roladoras.

4.4

Técnicas e instrumentos de recolección de datos. Aplicación de las normas internacionales.

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ANEXO 1 

Matriz de consistencia.



Variable dependiente e independiente.

En cuanto a las variables, podemos apreciar que en nuestro proyecto de tesis el funcionamiento óptimo de la máquina roladora dependerá de 15 un buen diseño y fabricación de