Documento engrapadora

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 INTRODUCCION En la actualidad los procesos de fabricación juegan un papel determinante en la elabora ción de produc tos, utilizado habitualmente en el cont exto de las artes aplicadas , ingeniería , arquitectura y otras disciplinas creativas . Diseño se define como el proceso previo de configuración mental de un obj eto des tina do a la búsq ued a de una sol uci ón en cua lqui er campo  ya sean estos diseños sencillos o con un alto grado de complejidad, el diseño y los avances tecnológicos en procesos de fabricación y materiales se utilizan par a innova r los pro duc tos ya exist entes o cre ar nuevo s artíc ulo s que suplan las crecientes necesidades de la humanidad. Es por esta razón que es de mucha importancia adquirir los conocimientos necesarios para poder determinar cuales son los procesos de fabricación más convenientes en precio y calidad a la hora de la elaboración de algún producto. El presente trabajo mues tra los proces os y materiales neces arios para la elaboración de u na engrapadora de escritorio, así como también los planos de fabricación y las normas de los materiales que forman parte de una engrapadora de escritorio. Pa ra la real iz ac n de de es te pr oy ec to se de be tener pr esente los conocimientos adquiridos a lo largo de la materia de Tecnología Industrial II y a lo largo de la carrera, para la representación o diseño de cualquier tipo de dispositivo.  1

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INTRODUCCION

En la actualidad los procesos de fabricación juegan un papel determinanteen la elaboración de productos, utilizado habitualmente en el contexto delas artes aplicadas, ingeniería, arquitectura y otras disciplinas creativas.

Diseño se define como el proceso previo de configuración mental de unobjeto destinado a la búsqueda de una solución en cualquier campo  yasean estos diseños sencillos o con un alto grado de complejidad, el diseño ylos avances tecnológicos en procesos de fabricación y materiales se utilizanpara innovar los productos ya existentes o crear nuevos artículos quesuplan las crecientes necesidades de la humanidad.

Es por esta razón que es de mucha importancia adquirir los conocimientos

necesarios para poder determinar cuales son los procesos de fabricaciónmás convenientes en precio y calidad a la hora de la elaboración de algúnproducto.

El presente trabajo muestra los procesos y materiales necesarios para laelaboración de una engrapadora de escritorio, así como también los planosde fabricación y las normas de los materiales que forman parte de unaengrapadora de escritorio.

Para la realización de de este proyecto se debe tener presente losconocimientos adquiridos a lo largo de la materia de Tecnología Industrial II

y a lo largo de la carrera, para la representación o diseño de cualquier tipode dispositivo.

 

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OBJETIVOS

Objetivo General:

• Aplicar los conocimientos adquiridos en la materia de Tecnología

Industrial II y a lo largo de la carrera para desarrollar el proceso de

fabricación de un producto específico.

Objetivos Específicos:

• Identificar los procesos de fabricación ya sean mecánicos o químicos

para la elaboración de una engrapadora de escritorio.

• Investigar las características físicas y químicas de los materiales a

utilizar

• Identificar las piezas que están normalizadas y las piezas diseñadas

especialmente para nuestro producto.

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ALCANCES Y LIMITACIONES

Alcances:

Con ayuda de los conocimientos sobre las normas del dibujo técnico, se

llevo a cabo la elaboración de las vistas necesarias de cada una de las

piezas que conforman nuestro producto, también se encontró el detalle de

las normas de cada uno de los materiales así como también sus

propiedades de acuerdo al funcionamiento de cada pieza.

Limitaciones:

• La poca práctica que se tiene por parte de los estudiantes en la toma

de medidas de las piezas dificulta el buen dimensionamiento de las

mismas.

• Hemos señalado los procesos de fabricación, ya que por ser un

producto no elaborado en el país no podemos asegurar con certeza

que éste sea el proceso.

• Otra limitante fue que el producto no contenía un manual informativo

sobre las propiedades y especificaciones técnicas de los materiales

de los que están hechas las piezas, y resultaría difícil realizar todos

los ensayos a los materiales para determinar a ciencia cierta la norma

específica del material.

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Generalidades Del Producto

Historia

La primera engrapadora de mano fue inventada por el Rey Luis XV de

Francia. Cada engrapadora estaba grabada con el logo de la corte real. Losdiferentes usos del papel en el siglo XIX crearon la demanda de una

engrapadora. El 7 de Agosto de 1866 la engrapadora fue marca registrada

de Novelty Mfg. Co. Era muy simple y servía para encuadernar papeles o

libros, fueron producidas por P.N Mfg Co. En diferentes tamaños: 3/16

ganchos, ¼ ganchos, 3/8 ganchos, ½ ganchos. El 24 Julio de 1866, Estados 

Unidos le otorgó a George W. McGill la licencia número. 56,587 por haber

inventado una pequeña sujetadora de papeles de metal hecha de zinc y

cobre.

Los nombres mas comunes son: grapadora, corchetera, abrochadora,

engrapadora, o engrampadora, es un operador técnico que se utiliza para

unir hojas de papel, plástico o láminas de madera colocando una grapa a

través de los elementos que se unen, las engrapadoras nos sirven, para unir

o apilar de manera práctica, diversas hojas al mismo tiempo, utilizan

grapas, las cuales pueden ser de distintos tamaños. Cada una de ellas,

perfora los papeles a unir y luego toma la forma de una mordida es decir,sus extremos se unen al papel, al ser doblados por la misma engrapadora.

De esta manera, los papeles, quedan unidos por medio de las grapas. Las

engrapadoras, pueden venir de diversos tamaños. Cada uno dependerá, de

cuanto papel que se quiere mantener unido.

De uso común en hogares y oficinas; se utilizan básicamente las

engrapadoras de papel, las más grandes, se usan generalmente en oficinas

por los empleados administrativos, ya que se requiere unir mayor cantidad

de papel. En cambio, las engrapadoras pequeñas, se ocupan en las casas,

generalmente, por quienes asisten a un establecimiento educacional. pero

en las industrias y carpinterías o fabricación de muebles se utilizan

grapadoras industriales que son manipuladas por operarios estas tienen

fuerza para clavar grapas de gran tamaño.

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Se utilizan en casi cualquier tipo de condición en la que se necesite

engrapar un documento, se vende en librerías, papelerías, almacenes,

tiendas por departamento, supermercados, tiendas para equipo de oficina y

los precios varían dependiendo de la marca, modelo y materiales de los

cuales están fabricadas (ver anexo1), nuestro producto esta cotizado en

alrededor de $3.70 y fue adquirida en la librería Dopayco.

MATERIALES

Acero :

Acero muy tenaz, para piezas de pequeño tamaño y forma sencilla, en las

cuales no sean necesarios altos valores de resistencia mecánica (bujes,

pasadores, etc.). Reconocido según norma AISI 1010, se usa con temple

directo en agua.

En estado normalizado o como laminado sirve para piezas embutidas o

estampadas en frío, de bajo costo y facilidad de maquinado.

PLASTICOS.

Los termoplásticos, requieren calor para conformarlos tras el enfriamientopueden conservar su forma se pueden revertir los procesos por tanto puede

ser cíclico, el PE o PP, debido a sus grandes zonas cristalinas que permiten

su uso en amplio rango de temperaturas, normalmente muy flexibles, el PE

es químicamente resistente, eléctricamente aislante, blandos, baja

resistencia mecánica y poca resistencia a la degradación ambiental, se

obtienen aproximadamente en condiciones de 200 °C y ~2000 atm. Con

iniciador 0₂ se obtiene LDPE, con catalizadores estereoespecificos se

obtienen los HDPE (mejorado),sus aplicaciones comunes; Contenedores

aislantes, tubos, artículos de hogar, botellas, juguetes, recubrimientos, etc.

Los termoestables son materiales no pueden ser refundidos ya que al ser

calentados se dan entrecruzamientos covalentes entre las cadenas, hace

que endurezcan y degraden o se descomponen, estos enlaces dificultan los

movimientos de vibración y rotación, por lo que generalmente suelen ser

más rígidos pero frágiles al impacto pero con mayor resistencia

dimensional, ejemplo resinas epoxi.

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Los resortes son componentes mecánicos que se caracterizan por absorberdeformaciones considerables bajo la acción de una fuerza exterior,volviendo a recuperar su forma inicial cuando cesa la acción de la misma.

Para su fabricación se emplean aceros de gran elasticidad (acero al

carbono, acero al silicio, acero al cromo-vanadio, acero al cromo-silicio,

etc.), aunque para algunas aplicaciones especiales pueden utilizarse el

cobre endurecido y el latón.

Los resortes se utilizan con gran frecuencia en los mecanismos para

asegurar el contacto entre dos piezas, acelerar movimientos que necesitan

gran rapidez, limitar los efectos de choques y vibraciones, etc.

RESORTE HELICOIDAL CONICO DE COMPRESIÓN

En este caso, el hilo de acero se arrolla en forma de hélice cónica a derecha,

concebida de manera que, bajo el efecto de una determinada carga, la

altura del resorte sea mínima. Se usaran dos resortes de este tipo en

nuestro dispositivo estos proveerán retorno de las unidades móviles de

acoplamiento mediante presión (figura 1)

RESORTE HELICOIDAL CILINDRICO DE TENSION

Resorte completamente cilíndrico de longitudes o carreras largas se usara

uno para el retorno y presión de una platina móvil. (Figura 2).

PROCESOS EN FABRICACION DE LAS PIEZAS

El cromado:

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El cromado es un galvanizado, basado en la electrólisis, por medio del cualse deposita una fina capa de cromo metálico sobre objetos metálicos eincluso sobre material plástico. El recubrimiento electrolítico con cromo esextensivamente usado en la industria para proteger metales de la corrosión,mejorar su aspecto y sus prestaciones.

El cromo brillante o decorativo son finas capas de cromo que se depositansobre cobre, latón o níquel para mejorar el aspecto de algunos objetos. Lagrifería doméstica es un ejemplo de piezas cromadas para darembellecimiento.

El cromo tiene poco poder de protección, menos aun si las capas que sedepositan son tan delgadas como una micra. Por ello las superficies a cubrirdeben estar bien pulidas, brillantes y desengrasadas. El cromo se aplicabien sobre el cobre, el níquel y el acero.

Propósito del Cromado:

El cromado electrolítico se realiza con el fin de otorgarles una buena

presentación o acabados decorativos al material tratado, otras veces

otorgarles mayor dureza, resistencia a la abrasión, pequeño coeficiente de

fricción, excelente resistencia química y exigente acabado liso con brillo al

espejo y con alta precisión, lo que lo convierte en una aplicación que apenas

es sustituible por otra. Después de realizado este proceso se pueden

obtener diferentes espesores de capas con excelentes propiedades

mecánicas.

 TROQUELADO DE CHAPAS.

Troquelado es la formación del material por medio de macho y matriz. Losmétodos de trabajo se pueden dividir en transformaciones con espesor de

corte fijo y transformar con cambio parcial o completo del espesor de lcorte.

Las partes principales de que consta un troquel cortador son: mango ovástago porta-punzones; placa de freno o de tope de los punzones; placa-porta-punzones; placa guía delos punzones o extractor; banda de material;guías laterales; tope retensor; placa matriz; base o placa porta-matriz;columnas de guía; muelles; tornillos y casquillos de guía.

Operaciones:

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Rebordeado: con troquel es la transformación de la zona periférica de unapieza para conseguir bordes planos, cónicos o de otra forma cualquiera avoluntad. Como útil se emplean troqueles de rebordear.

 Acanalar: es la elaboración de resaltes a lo largo de secciones normales al

eje en la parte cilíndrica de cuerpos huecos por efecto de una presiónaplicada en la zona superior de la pieza.

Troquelado plano: es la transformación de formas previas o intermedias ensuperficies perfectamente planas por medio de las superficies planas, bienpara alisar o rugosas del punzón y la matriz.

El corte de la chapa por troquel se efectúa con utillaje especial, compuestoesencialmente de una matriz y un punzón que ajusta en ella.

En un troquel de corte progresivo los punzones entran en acciónsucesivamente sobre un punto de la tira de chapa, a medida que éstaavanza a través del troquel.

EMBUTIDO EN CHAPAS.

El embutido a maquina es una variante del estampado. El embutido de lachapa consiste en darle una forma ahuecada, por deformación de la chapa,tal como vasos, cartuchos, etc., o en general, la forma de una superficie

cualquiera no desarrollable. Se efectúa por medio de troqueles o estampasde embutir.

En la técnica de troquelado, al estirar se le denomina embutir y consiste entransformar un corte plano en un cuerpo hueco por medio de matriz ymacho, en caso necesario, se utiliza también el pistón. O transformar unhueco en otro del mismo tipo pero de menor sección sin que disminuya elespesor de pared.

Operaciones.

Embutición previa: es la transformación de un corte plano en un cuerpohueco. La herramienta se llama troquel primero. Antiguamente se llamó aeste método de trabajo estirar previo o también preestirado.

Embutición intermedia: es la transformación de u cuerpo hueco paradisminuir o modificar su sección. Anteriormente se llamaba a este métodode trabajo estirado en reestirado o estirado posterior. El útil de embuticiónintermedia se llama troquel segundo hasta (n-1.) En este caso, n es elnúmero de todos los troqueles.

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Embutición invertida remangada: es una embutición intermedia en sentidocontrario a la embutición precedente. Como herramienta se tiene el troquelde remangado.

Embutición de acabado: es la transformación de u cuerpo hueco para

conseguir esa actitud especial o aristas con redondeamientos. Se efectúacon el denominado troquel de acabado.

Embutición por estirado: es la transformación de u cuerpo hueco paradisminuir su espesor de pared por medio de matriz y macho de embutición.Herramienta: troquel de estriccion.

Embutición interior con matriz y macho de embutir es la transformación delborde de una perforación existente en una pieza de forma que se forme uncuello en el borde de la perforación por efecto de la presión de embutición.Herramienta: troquel de atravesar.

Proceso de punzonado

El punzonado es una operación de corte de chapas o láminas, generalmente

en frío, mediante un dispositivo mecánico formado por dos herramientas: el

punzón y la matriz. La aplicación de una fuerza de compresión sobre el

punzón obliga a éste a penetrar en la chapa, creando una deformación

inicial en régimen elastoplástico seguida de un cizallamiento y rotura del

material por propagación rápida de fisuras entre las aristas de corte del

punzón y matriz. El proceso termina con la expulsión de la pieza cortada(figura 3).

Mecánica del corte:

1. Deformación: los esfuerzos del punzón sobre la chapa metálica,

originan en ésta una deformación, inicialmente elástica y después

plástica, alrededor de los bordes del punzón y matriz.

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2. Penetración: los filos de corte del punzón y matriz penetran dentro

del material, produciéndose grietas en el material debido a la

concentración de tensiones a lo largo de los filos de corte.

3. Fractura: las grietas originadas a uno y otro lado de la chapa se

encuentran, originando la separación del material.

(Figura 4)

REMACHADO

El remachado permite ensamblar dos o más chapas, previamente

taladradas, mediante vástagos metálicos, cuyos extremos terminan en una

cabeza preformada y otra que se forma en la operación del remachado. Si

esta operación se realiza en caliente suele denominarse roblonado

PAVONADO

Este proceso se efectúa sobre piezas de acero, y su finalidad es lograr unacabado de color negro intenso. Para evitar la corrosión se aplica sobre elmaterial ya pavonado aceite o laca. La firma cuenta con una línea depavonado para el tratamiento de piezas a granel, que también permiteprocesar piezas de dimensiones medianas en bastidores o gancheras.

Consiste en la aplicación de una capa superficial de óxido abrillantado, decomposición principalmente Fe3O4 de color azulado, negro o café, con elque se cubren las piezas de acero para mejorar su aspecto y evitar sucorrosión.

Existen dos métodos de pavonado: el ácido y el alcalino. El ácido es sinduda el método que proporciona mejor calidad, durabilidad y aspecto. Perorequiere mucho tiempo para lograr el resultado deseado. Se obtienemediante la aplicación de ácidos que proporcionan una oxidación superficialde gran adherencia y durabilidad.

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DOBLADO EN V Y EN BORDES

En el doblado en V, la lámina de metal se dobla entre un punzón y unamatriz en forma de V.Se pueden hacer con matrices en forma de V, son relativamente simples yde bajo costo.El doblado en V se usa generalmente para operaciones de baja producción.

 

El doblado de bordes involucra una carga voladiza sobre la lámina demetal. Se usa una placa de presión que aplica una fuerza de sujeción parasostener la base de la parte contra la matriz, mientras el punzón fuerza laparte en voladizo para doblarla sobre el borde de la matriz.

(FIGURA 4)

Formado de bridas, doblez, engargolado y rebordeado.

El formado de bridas es una operación en la cual el filo de una lámina demetal se dobla en un ángulo de 90° para formar un borde.

ESTAMPADO.

El estampado de los metales se realiza por presión, donde la chapa seadapta a la forma del molde.

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La estampación es una de las tareas de mecanizado más fáciles queexisten, y permite un gran nivel de automatismo del proceso cuando setrata de realizar grandes cantidades de un producto.

La estampación se puede realizar en frío o en caliente, la estampación de

piezas en caliente se llama forja, y tiene un funcionamiento diferente a laestampación en frío que se realiza en chapas generalmente. Las chapas deacero, aluminio, plata, latón y oro son las más adecuadas para laestampación.

Una de las tareas de estampación más conocidas es la que realiza elestampado de las caras de las monedas.

Se usa para crear indentaciones en la lámina, como venas, letras o costillasde refuerzo.

Se involucran algunos estiramientos y adelgazamientos del metal. Estaoperación puede parecer similar al acuñado (grabado). Sin embargo, lasmatrices de estampado poseen contornos y cavidades que coinciden, elpunzón contiene los contornos positivos y la matriz los negativos, mientrasque las matrices de grabado pueden tener cavidades diferentes en las dosmitades de la matriz, por este motivo las deformaciones son mássignificativas que en el estampado.

ORGANIZACIÓN DE PIEZAS.

No Denominación Procesos1 Soporte externo superior Pavoneado, troquelado, doblado2 Protección frontal superior Fundido, inyección, moldeado.3 Barra de dirección Troquelado, doblado, cromado

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4 Almacenador de grapas Troquelado, doblado, cromado5 Protector frontal de almacena grapas Troquelado, doblado, cromado6 Platina de dirección. Troquelado, doblado, cromado7 Platina deslizadora Troquelado, doblado,cromado8 Soporte externo inferior Troquelado, embutido, pavonado

9 Soporte de dirección Troquelada, doblado, pavonado,10 Plantilla formadora de grapas Troquelado, punzonado, cromado11 Base inferior Inyección, moldeo12 Resorte de tención Pieza normalizada13 Resortes helicoidales de compresión Pieza normalizada14 Remache cabeza plana Pieza normalizada15 Remache cabeza oblicua Pieza normalizada

 

ESPECIFICACION DE PIEZAS

No 1.

Soporte externo superior.

Norma: AISI 1010.

Material: Hierro comercial.

Función: Brindar soporte y cobertura al dispositivo.

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Fabricación: Es una platina inicialmente troquelada luego doblada, despuéslimpieza por ataque químico, para luego aplicar pavoneado que protegerácontra la oxidación, el acabado es negro.

No 2.

Protección frontal superior.

Norma: ASTM D4762-9.

Material: Resina.

Función: Proporciona cubierta estética, antideslizante, protección en elextremo de la platina para el usuario.

Fabricación: Resina epoxi de origen polímero, primero es fundida, luegoinyectada, finalmente moldeada en una matriz.

No 3.

Barra de dirección.

Norma: AISI 1010.

Material: hierro comercial.

Función: Impide que las grapas se salgan o cambien de posición.

Fabricación: se obtiene de una platina troquelada luego estampada,limpieza con ataque químico y cromado al final.

No 4.

Almacenador de grapas.

Norma: AISI 1010.

Material: Hierro comercial.

Función: Brinda suporte o alojamiento horizontal a todas las grapas evitandoa su vez los desplazamientos laterales de las mismas.

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Fabricación: Obtenida a través de una platina, inicialmente troquelada,luego punzada, después doblada, limpieza con proceso de ataque químico,finalmente cromada.

No 5.

Protector frontal de almacena grapas.

Norma: AISI 1010.

Material: Hierro comercial.

Función: Brinda refuerzo al extremo próximo a La aplicación de la fuerzasobre la grapa que esta en uso, evita que la ranura ceda ante esta fuerza.

Fabricación: platina delgada inicialmente troquelada luego estampada,luego impieza por ataque químico y finalmente cromada.

No 6.

Platina de dirección.

Norma: AISI 1020.

Material: Acero al 20% de C

Función: Aplica directamente la fuerza vertical sobre la grapa en uso.

Fabricación: platina delgada troquelada, doblada.

No 7.

Platina deslizadora.

Norma: AISI 1010.

Material: Hierro comercial

Función: Proporciona empuje horizontal hacia la salida de la grapa en uso.

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Fabricación: De una pequeña platina troquelada, doblada, limpieza conataque químico luego al final cromado.

No 8.

Soporte externo inferior.

Norma: AISI 1010.

Material: Hierro comercial.

Función: Proporciona estabilidad por ser la base rígida de la engrapadora.

Fabricación: A partir de una platina delgada troquelada, embutida, limpiezapor ataque químico, finalmente pavonado con acabado oscuro.

No 9.

Soporte de dirección.

Norma: AISI 1010.

Material: Hierro comercial.

Función: Brindar soporte y dirección a los dispositivos móviles.

Fabricación: Se obtiene a través de una lámina delgada con proceso detroquelado, luego doblada, limpieza por ataque químico, finalmentepavoneado con termino negro.

No 10.

Plantilla formadora de grapas.

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Norma: AISI 1010.

Material: Hierro comercial.

Función: Conformado o doblado de la grapa al aplicar la fuerza.

Fabricación: Se obtiene de una platina troquelada, punzonada, limpieza porataque químico, al final cromado.

No 11.

Base inferior.

Norma: ASTM D4762-9.

Función: Proporciona una base contra impacto, confort superficie decontacto exterior.

Fabricación: En base a un polímero termoplástico este es fundido,inyectado hacia la cámara o matriz, donde es moldeado.

 

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PIEZAS NORAMALIZADAS.

CANTIDAD DENOMINACION MATERIAL NORMA

1 Remaches decabeza plana

redonda.

Acero ASTM A313 UNI750

1 Remache decabeza

8x10

Acero UNI 756

1 Resorte cilíndricode tencion.

Aleación de

Cromo-vanadio

ASTM f606-02

2 Resorte cónico decompresión.

Aleación de

Cromo-vanadio

ASTM f606-02

1 Resorte cilíndricode compresión.

Aleación de

Cromo-vanadio

ASTM f606-02

 

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CONCLUSIONES

La primera etapa en el desarrollo de una idea para una estructura o

maquina consiste en preparar bosquejos a mano alzada y hacer los cálculosrequeridos para determinar la factibilidad del diseño. Un juego completo de

dibujos de trabajo para un maquina, consiste de piezas individuales y un

dibujo de ensamble que muestra la localización de cada pieza en la maquina

terminada. Se debe evitar elaborar dibujos que especifiquen métodos

imprácticos y operaciones imposibles de realizar

Además el conocimiento de los procesos de fabricación es fundamental

para el diseño de un producto, para saber de que manera se realizara cada

una de las piezas que lo integran, teniendo en cuenta su uso, condiciones

de uso entre otras, ya que esto es determinante en la elección del proceso

de fabricación y material, un buen ingeniero debe tener conocimiento de las

características de los materiales teniendo siempre presente el costo y el

publico a quien esta dirigido el producto.

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