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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD PROFESIONAL “AZCAPOTZALCO”
“DISEÑO DE DOBLADORA DE PERFILES CALIBRE 20 Y 30”
TESIS
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
INGENIERO MECÁNICO
P R E S E N T A:
EDUARDO DAVID MONTES DE OCA PINEDA
ASESORES:
ING. LUIS CASTILLO OLIVARES ING. JOSÉ LUIS GONZÁLEZ
MÉXICO, D. F. 2010
2010
Eduardo David
Montes de Oca Pineda
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA
MECÁNICA Y ELÉCTRICA “ESIME”
01/02/2010
DISEÑO DE DOBLADORA DE PERFILES CALIBRE 20 Y 30
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Agradecimientos
A mi familia:
Como un testimonio de cariño y eterno agradecimiento por mi existencia,
valores morales y formación profesional. Porque sin escatimar esfuerzo
alguno, han sacrificado gran parte de su vida para formarme y porque
nunca podré pagar todos sus desvelos ni aún con las riquezas más grandes
del mundo. Por lo que soy y por todo el tiempo que les robé pensando en
mi… Gracias.
María Guadalupe Pineda Valdivia.
David Montes de Oca Téllez.
Jocelyn Bibiana Montes de Oca Pineda.
Maximiliano Gabriel Alanís Montes de Oca.
Con amor y respeto.
Eduardo David Montes de Oca Pineda.
I
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
A Gabriel Maximiliano:
Nada más grato que el oírte decir… quiero ser Ingeniero como tú, tío Lalo;
pero sea cual sea lo que hagas en esta vida, espero que seas feliz. Ojala
tenga la dicha de llegar a ese momento y verte realizar tus sueños. Para mí,
lo que más me hace feliz, es poder verte sonreír.
Escribo estas palabras pensando en que algún día las puedas leer y
comprender, dedicándote este triunfo en mi vida; mí único fin, es llegar a
ser un buen ejemplo para ti. Recuerda que en todo lo que hagamos hay que
poner... mente, corazón y fuerza.
Con mucho cariño…
Eduardo David Montes de Oca Pineda
II
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
A Jocelyn Bibiana:
Te escribo estas palabras y aprovecho esta ocasión para darte muestra de mi
cariño y mis anhelos de motivarte a seguir adelante con tus proyectos y
metas, uno de ellos es la culminación de tus estudios profesionales. Se de
antemano que en ocasiones la vida nos pone obstáculos, pero cuando más
esfuerzo nos cuesta, mejor sabe la victoria; espero que éste triunfo en mi
vida te pueda servir de estímulo para seguir con tus estudios profesionales.
Gracias por ser como eres, por darnos esa alegría que llegó a nuestra
familia y por la cual tienes que seguir adelante.
Con cariño…
Eduardo David Montes de Oca Pineda.
III
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
A mi novia:
Gracias por ser una persona incondicional, que a lo largo del tiempo me
has demostrado tu apoyo en todo momento, además de no perder nunca las
esperanzas en mi, nunca cambies, eres una persona importante en mi vida…
Con cariño…
Eduardo David Montes de Oca Pineda
A mis profesores:
A todas esas personas que fueron parte de mi formación y que además
fueron inspiración en cada una de las etapas y momentos claves de mi vida,
que con sus consejos y conocimientos me guiaron para ser lo que en este
momento soy, gracias por brindarse a su trabajo fielmente, y ser en todo
momento guía de mi vida profesional.
Con respeto…
Eduardo David Montes de Oca Pineda
IV
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Índice
Páginas
Agradecimientos……………………………………………………………………….I
Justificación………………………………………………………………………..…IX
Objetivos………………………………………………………………………………XI
1.- Introducción………………………………………………………………………..1
2.- Máquinas y herramientas………………………………………………………...3
2.1.- Torno………………………………………………………………………3
2.2.- Fresadora…………………………………………………………………4
2.3.- Taladro………………………………………………………………..…10
2.3.1 Taladro Radial…………………………………………………10
2.3.2 Maquinados con el taladro………………………………...…11
3.- Soldaduras y aceros……………………………………………………………..13
3.1.- Soldadura con electrodo revestido…………………………………..13
3.1.1.- Tipos de uniones……………………………………………...14
3.2.- Aceros……………………………………………………………………15
3.2.1.- Definición……………………………………………………..15
3.2.2.- Clasificación del acero………………………………………16
3.2.3.- Propiedades de los metales…………………………………18
3.2.4.- Maquinabilidad………………………………………………19
3.2.5.- Resistencia al impacto………………………………………19
3.2.6.- Resistencia a la fatiga y resistencia por durabilidad……19
3.2.7.- Propiedades físicas…………………………………………..20
V
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3.2.8.- Acero al carbón y acero con aleaciones…………………..22
3.2.9.- Sistema de designación……………………………………...22
4.- Diseño de Dobladora de Perfiles Calibre 20 y 30…………….…………….25
4.1.- Recubrimientos utilizados en dispositivo………………………...…25
4.1.1.- Pintura…………………………………………………………25
4.1.2.- Proceso de galvanizado…………………………………......26
4.2.- Ajustes y tolerancias…………………………………………………..30
4.2.1.- Definición de tolerancia…………………………………….31
4.2.2.- Definición de ajuste………………………………………….31
4.2.3.- Tablas de tolerancias para agujeros y árboles…………..32
4.2.4.- Agujero tipo “H” y tipo “g”………………………………..33
4.2.5.- Desarrollo de tolerancias para eje de maneral................33
4.3.- Desarrollo y cálculo de fuerzas en maneral para doblado de
Perfiles…………………………………………………………………36
4.4.- Partes de dobladora de perfiles calibre 20 y 30…………………...40
4.5.- Base de la dobladora………………………………………………….41
4.5.1.- Vista superior de la base……………………………………42
4.5.2.- Vista frontal…………………………………………………..43
4.6.- Plataforma de montaje………………………………………………..44
4.7.- Porta dado………………………………………………………………47
4.7.1.- Vistas de porta dado…………..………………………..……48
4.8.- Vistas de maneral completo…………………………………………..50
4.8.1.- Maneral superior con eje……………………………………51
4.8.1.1.- Vistas de maneral superior con eje………………52
4.8.2.- Maneral inferior……………………………………………...53
4.8.2.1.- Vistas de maneral inferior………………………...54
VI
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4.8.3.- Porta brazo de palanca……………………………………...55
4.8.3.1.- Vistas de porta brazo de palanca………………...56
4.8.4.- Medidas de brazo de palanca………………………………57
4.8.5.- Rodillo…………………………………………………………58
4.8.5.1.- Cuerpo de rodillo…………………………………..59
4.8.5.2.- Rodamiento………………………………………….59
4.8.5.3.- Eje de rodillo………………………………………..60
4.8.5.4.- Vistas de rodillo…………………………………….61
4.8.5.5.- Especificaciones de rodamiento 6203…………...62
4.9.- Dado de trabajo para perfil cuadrado……………………………...63
4.9.1.- Vistas de dado N° 1 para perfil cuadrado de ½”………..64
4.9.2.- Vistas de dado N° 2 para perfil cuadrado de 5/8”………65
4.9.3.- Vistas de dado N° 3 para perfil cuadrado de ¾”………..66
4.9.4.- Vistas de dados para perfil redondo de ½”………………67
4.9.5.- Vistas de rodillo perfil redondo de ½”…………………....68
4.9.6.- Vistas superior y lateral de rodillo y dado de trabajo
para perfil redondo de ½”…………………………………..69
4.9.7.- Tabla de especificaciones de dados para perfil
cuadrado………………………………………………………70
4.9.8.- Tabla de especificaciones de dado para perfil
rectangular…………………………………………………..70
4.9.9.- Tabla de especificaciones de dados y rodillos para
perfil redondo………………………………………………..71
4.9.10.- Figuras de posiciones para eje de rodillo……………….72
VII
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4.10.- Dados montados en maneral para perfil redondo de ½”……….73
4.11.- Dimensiones para maneral y brazo de palanca………………….74
4.12.- Prensa……………………………………………………...................75
4.12.1.- Vistas de prensa de sujeción de material…………...................76
5.- Costos……………………………………………………………………………..77
Conclusiones………………………………………………………………………….78
Bibliografía......................................................................................................79
Anexos………………………………………………………………………………....80
Anexo “A”.- Medidas de perfiles redondos………………………………………80
Anexo “B”.- Medidas en perfiles cuadrados y rectangulares…………………81
VIII
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Justificación
Este proyecto pretende satisfacer un segmento de la sociedad industrial, dedicada a la
transformación de algunas materias primas, y está dirigido principalmente a
microempresas y talleres en general, que a lo largo de todo el país de México tiene una
gran diversidad de necesidades, entre ellas, una de las más importantes, es la de minimizar
sus costos en cuanto a las adquisición de maquinaria; ya que éste no es un país productor
de tecnología, por lo tanto, las herramientas y maquinarias en general son importadas de
otros países, lo cual genera grandes costos de traslado y de mantenimiento; mermando las
ganancias de las personas que así lo deciden hacer.
Las máquinas que se encuentran actualmente en el mercado, son a veces inalcanzables
para algunas microempresas, ya que se salen de sus presupuestos; por lo cual, éste
proyecto tiene la finalidad de dar una opción más a todas aquellas personas que requieren
de una herramienta que les ayude en sus actividades cotidianas de trabajo. Muchas de esas
personas emprendedoras se topan con el problema de la inversión, y en ocasiones hacen
dispositivos, sólo para hacer un trabajo en específico, y al final del trabajo, ya no pueden
utilizar dicho dispositivo. Esta herramienta trata de dar una versatilidad mayor dentro de
su capacidad y especificaciones, tratando de ajustarse a las necesidades del usuario, así
como también, tratando de mantener los bajos costos en su adquisición y mantenimiento.
El diseño pretende ser versátil, de fácil uso y de fabricación sencilla en su conjunto. Como
su nombre lo indica, es una dobladora de perfiles y de tubos, la cual puede ser de gran
ayuda para todas aquellas personas que requieran de una herramienta de éste tipo.
Tomando en cuenta que puede tener diversas matrices intercambiables, esto le da una
mayor versatilidad de trabajo, dentro de los límites de la herramienta, así como también su
diseño está pensado para un posible traslado de ubicación con cierta facilidad, tomando
en cuenta que la mayoría de sus piezas son desmontables y que tienen un armado sencillo
IX
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
en lo general. Las dobladoras de tubos y perfiles están enfocadas a las industrias de la
fabricación de muebles tubulares, pero a su vez este dispositivo también puede ayudar a
las personas que se dedican a la construcción, ya que en algunos casos las tuberías del
sistema eléctrico y de suministro de agua pueden tener ciertos dobleces que muy bien
podrían efectuarse con dicho dispositivo, ahorrando las uniones con soldadura, en los
comúnmente llamados codos, por consecuencia ahorrando costos y tiempo. Algunas de
sus matrices pueden fabricarse en Nylamid, tomando en cuenta el material que se va a
doblar; ya que para tubos de cobre y aceros de diámetro pequeño de pared delgada,
pueden fabricarse matrices de dicho material, obviamente esto contribuye a la disminución
de costos con lo que respecta a piezas adicionales para la herramienta, logrando el
objetivo para el cual se pensó la Dobladora de Tubos y Perfiles Calibres 20 y 30.
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Objetivo general y particular
Objetivo general:
Aplicar los conocimientos adquiridos durante la carrera de Ingeniería Mecánica en un
problema real de las microempresas y talleres en general en la adquisición de maquinaria
y herramientas a bajo costo.
Objetivo particular:
Diseñar una herramienta versátil, de fácil uso, rentable y de bajo costo en su
mantenimiento, para el beneficio de las microempresas y talleres en general.
XI
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
1.- INTRODUCCIÓN
Durante mucho tiempo el hombre ha tenido la inquietud de construir y modificar su
entorno, para satisfacer sus necesidades de vida, así como también las de la sociedad en
general; por estas razones ha creado herramientas y dispositivos que le ayudan a
modificar dicho entorno, para poder así satisfacer todos aquellos requerimientos de éste
mundo tan cambiante.
A lo largo de la existencia humana, la inteligencia del hombre le ha dado la posibilidad de
diseñar dispositivos y mecanismos para conseguir los objetivos demandantes de su tiempo,
por lo cual, mediante el conocimiento, desarrolla las soluciones adecuadas a los
problemas cotidianos.
Actualmente los Ingenieros tienen un compromiso con la sociedad, y éste es, el dar
soluciones a todas esas necesidades, no dejando de lado, que esto debe ser apegado a los
recursos materiales y financieros con los que cuenta, optimizándolos al máximo para su
beneficio.
De acuerdo a lo anterior planteado se desprende la idea de diseñar una herramienta, la
cual se describirá en el presente proyecto que está conformado de cinco temas incluyendo
ésta introducción, donde se abordaran de manera específica.
El segundo tema comprende las máquinas y herramientas que se utilizan cotidianamente
para la realización de diversos trabajos tales como son los procesos industriales, en donde
se incluye la fabricación de las piezas de esta herramienta.
En el tercer tema se aborda la soldadura y los aceros a los que se recurren en el
dispositivo, ya que son materiales cotidianos en la industria manufacturera o tecnológica
por su gran comercialización y versatilidad de trabajo.
En el cuarto tema se desarrolla y analiza el diseño de una dobladora de perfiles calibres
20 y 30, surgida la idea de una necesidad cotidiana, presentando los dibujos y
especificaciones de diseño en una forma esquemática general a especificaciones por pieza.
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En el último tema se presentan los costos totales y parciales de fabricación del proyecto, a
su vez se presentan los costos del cálculo y diseño de ingeniería, para así tomar una
perspectiva general de la inversión a generarse en éste proyecto.
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Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
2.- MÁQUINAS Y HERRAMIENTAS
2.1 TORNO.
Se denomina Torno a un conjunto de máquinas herramientas que permiten
mecanizar piezas de forma geométrica por medio de revolución. Estas máquinas
herramientas operan haciendo girar la pieza a mecanizar (sujeta en el cabezal ó
fijada entre los puntos de centro), mientras una ó varias herramientas de corte son
empujadas en un movimiento regulado de avance contra la superficie de la pieza,
cortando la viruta de acuerdo con las condiciones tecnológicas de mecanizado
adecuadas. Desde el inicio de la Revolución Industrial, el torno se ha convertido en
una máquina básica en el proceso industrial de mecanizado.
El torno es una máquina que trabaja en un plano, porque solo tiene dos ejes de
trabajo, normalmente denominados Z y X. La herramienta de corte va montada
sobre un carro que se desplaza sobre unas guías ó rieles paralelos al eje de giro de
la pieza que se tornea, llamado eje Z; sobre este carro hay otro que se mueve según
el eje X, en dirección radial a la pieza que se tornea, y puede haber un tercer carro
llamado charriot que se puede inclinar, para hacer conos, y donde se apoya la
torreta portaherramientas. Cuando el carro principal desplaza la herramienta a lo
largo del eje de rotación, produce el cilindrado de la pieza, y cuando el carro
transversal se desplaza de forma perpendicular al eje de simetría de la pieza se
realiza la operación denominada refrentado.
Los tornos copiadores, automáticos y de Control Numérico llevan sistemas que
permiten trabajar a los dos carros de forma simultánea, consiguiendo cilindrados
cónicos y esféricos. Los tornos paralelos llevan montado un tercer carro, de
accionamiento manual y giratorio, llamado charriot, montado sobre el carro
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transversal. Con el charriot inclinado a los grados necesarios es posible mecanizar
conos. Encima del charriot va fijada la torreta portaherramientas.
IMAGEN DE TORNO
2.2 FRESADORA
Una fresadora es una máquina herramienta utilizada para realizar mecanizados
por arranque de viruta mediante el movimiento de una herramienta rotativa de
varios filos de corte denominada fresa. En las fresadoras tradicionales, la pieza se
desplaza acercando las zonas a mecanizar a la herramienta, permitiendo obtener
formas diversas, desde superficies planas a otras más complejas.
Inventadas a principios del siglo XIX, las fresadoras se han convertido en máquinas
básicas en el sector del mecanizado. Gracias a la incorporación del control
numérico, son las máquinas herramientas más polivalentes por la variedad de
mecanizados que pueden realizar y la flexibilidad que permiten en el proceso de
fabricación. La diversidad de procesos mecánicos y el aumento de la
competitividad global han dado lugar a una amplia variedad de fresadoras que,
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aunque tienen una base común, se diferencian notablemente según el sector
industrial en el que se utilicen. Así mismo, los progresos técnicos de diseño y
calidad que se han realizado en las herramientas de fresar, han hecho posible el
empleo de parámetros de corte muy altos, lo que conlleva una reducción drástica
de los tiempos de mecanizado.
Debido a la variedad de mecanizados que se pueden realizar en las fresadoras
actuales, al amplio número de máquinas diferentes entre sí, tanto en su potencia
como en sus características técnicas, a la diversidad de accesorios utilizados y a la
necesidad de cumplir especificaciones de calidad rigurosas, la utilización de
fresadoras requiere de personal calificado profesionalmente, ya sea programador,
preparador o fresador.
El empleo de estas máquinas, con elementos móviles y cortantes, así como líquidos
tóxicos para la refrigeración y lubricación del corte, requiere unas condiciones de
trabajo que preserven la seguridad y salud de los trabajadores y eviten daños a las
máquinas, a las instalaciones y a los productos finales.
En las fresadoras universales utilizando los accesorios adecuados o en las
fresadoras de control numérico se puede realizar la siguiente relación de fresados:
FRESA DE PLANEADO DE PLAQUITAS DE METAL DURO
a) Planeado. La aplicación más frecuente de fresado es el planeado que tiene por
objetivo conseguir superficies planas. Para el planeado se utilizan
generalmente fresas de planear de plaquitas intercambiables de metal duro,
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existiendo una gama muy variada de diámetros de fresas y del número de
plaquitas que monta cada fresa. Los fabricantes de plaquitas recomiendan
como primera opción el uso de plaquitas redondas o con ángulos de 45º como
alternativa.
b) Fresado en escuadra. El fresado en escuadra es una variante del planeado que
consiste en dejar escalones perpendiculares en la pieza que se mecaniza. Para
ello se utilizan plaquitas cuadradas situadas en el portaherramientas.
c) Corte. Una de las operaciones iníciales de mecanizado que hay que realizar
consiste muchas veces en cortar las piezas a la longitud determinada partiendo
de barras y perfiles comerciales de una longitud mayor. Para el corte industrial
de piezas se utilizan indistintamente sierras de cinta o fresadoras equipadas con
fresas cilíndricas de corte. Lo significativo de las fresas de corte es que pueden
ser de acero rápido o de metal duro. Se caracterizan por ser muy delgadas (del
orden de 3 mm aunque puede variar), tener un diámetro grande y un dentado
muy fino.
FRESA DE DISCO PARA RANURAR
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FRESAS PARA RANURADO DE FORMA EN MADERA
d) Ranurado recto.
Para el fresado de ranuras rectas se utilizan generalmente fresas cilíndricas
con la anchura de la ranura y a menudo, para aumentar la producción, se
montan varias fresas en el eje porta fresas permitiendo aumentar la
productividad de mecanizado. Al montaje de varias fresas cilíndricas se le
denomina tren de fresas o fresas compuestas. Las fresas cilíndricas se
caracterizan por tener tres aristas de corte: la frontal y las dos laterales. En la
mayoría de aplicaciones se utilizan fresas de acero rápido ya que las de metal
duro son muy caras y por lo tanto solo se emplean en producciones muy
grandes.
e) Ranurado de forma.
Se utilizan fresas de la forma adecuada a la ranura, que puede ser en forma de
T, de cola de milano, etc.
f) Ranurado de chaveteros.
Se utilizan fresas cilíndricas con mango, conocidas en el argot como
bailarinas, que pueden cortar tanto en dirección perpendicular a su eje como
paralela a este.
g) Copiado.
Para el fresado en copiado se utilizan fresas con el perfil de plaquita redondo a
fin de poder realizar operaciones de mecanizado en orografías y perfiles de
caras cambiantes. Existen dos tipos de fresas de copiar: las de perfil de media
bola y las de canto redondo o teóricas.
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h) Fresado de cavidades.
En este tipo de operaciones se aconseja realizar un taladro previo y a partir
del mismo y con fresas adecuadas abordar el mecanizado de la cavidad
teniendo en cuenta que los radios de la cavidad deben ser al menos un 15%
superior al radio de la fresa.
i) Torno-fresado
Este tipo de mecanizado utiliza la interpolación circular en fresadoras de
control numérico y sirve tanto para el torneado de agujeros de precisión como
para el torneado exterior. El proceso combina la rotación de la pieza y de la
herramienta de fresar siendo posible conseguir una superficie cilíndrica. Esta
superficie puede ser concéntrica respecto a la línea central de rotación de la
pieza, o puede ser excéntrica si se desplaza el fresado hacia arriba o hacia
abajo. Con el desplazamiento axial es posible alcanzar la longitud requerida.
j) Fresado de roscas.
El fresado de roscas requiere una fresadora capaz de realizar interpolación
helicoidal simultánea en dos grados de libertad: la rotación de la pieza
respecto al eje de la hélice de la rosca y la traslación de la pieza en la dirección
de dicho eje.
k) Fresado frontal.
Consiste en el fresado que se realiza con fresas helicoidales cilíndricas que
atacan frontalmente la operación de fresado. En las fresadoras de control
numérico se utilizan cada vez más fresas de metal duro totalmente integrales
que permiten trabajar a velocidades muy altas.
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l) Taladrado, escariado.
Estas operaciones se realizan habitualmente en las fresadoras de control
numérico dotadas de un almacén de herramientas y utilizando las herramientas
adecuadas para cada caso.
m) Fresado en rampa.
Es un tipo de fresado habitual en el mecanizado de moldes que se realiza bien
con fresadoras copiadoras o bien con fresas de control numérico.
MOVIMIENTOS BÁSICOS DE FRESADO.
1.- Fresado frontal (planeado)
2.- Fresado en escuadra
3.- Fresado tangencial en oposición o fresado normal.
4.- Fresado tangencial en concordancia.
Movimiento de corte.
Movimiento de avance.
Movimiento de profundización
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2.3 TALADRO.
El ejecutar un agujero en una pieza puede parecer una tarea sencilla, pero esto no
lo es tanto, cuando se trata de agujeros que requieren de cierta precisión. Con el
paso del tiempo se han fabricado diferentes máquinas y herramientas para que los
taladros puedan tener una gran diversidad además de ser prácticos y de rápida
acción.
La taladradora es la segunda máquina herramienta más conocida por orden de
antigüedad, ya que se inventó después del torno; esta máquina se puede clasificar
en tres grupos generales: de husillo vertical, de varios husillos o taladradora
múltiple, y de husillo radial o simplemente taladradora radial.
2.3.1TALADRO RADIAL
a) Taladro radial estándar:
Son los más comunes y están diseñados para que el husillo permanezca
siempre vertical; dentro de estas máquinas existen dos tipos, el radial
estacionario que usa una base para permanecer en una posición fija y otros
modelos que pueden ser transportados, pues van montados sobre carriles y
se pueden desplazar a lo largo de la pieza de trabajo, para disminuir el
manejo de operaciones de colocación. Al trabajar con estos taladros se debe
de tomar en cuenta la capacidad de trabajo, ya que esta puede variar según
cada taladro y puede alcanzar hasta 32 pulgadas de columna y hasta 15 pies
de brazo, además de una capacidad en el portaherramientas para diámetros
de 10 pulgadas en la broca.
b) Taladros Radiales Universales.
Son parecidas a las anteriores, pero tienen una diferencia notable, y esta es,
la de contar con husillo fijo vertical, además de tener un cabezal universal
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fijado al extremo del brazo y que le permite la colocación del husillo a
cualquier ángulo. Estas máquinas están proyectadas para efectuar
barrenados en piezas extremadamente pesadas, grandes o voluminosas, en
las cuales se desean ejecutar tantas operaciones como sea posible, sin
mover la pieza. Entre sus características más importantes encontramos la
facilidad para ser transportada, ya que cuenta con sistema para estibarla
(transportarla).
2.3.2 MAQUINADOS CON EL TALADRO.
En muchos de los procesos de maquinado con el taladro, no únicamente se
utiliza para barrenar, ya que por medio de aditamentos y mandriles
especiales, se pueden crear procesos de roscado y rectificado de superficies
interiores.
Barrenado: Es la operación de producir un agujero en una pieza, ya sea un
barreno pasado o ciego, por medio de una herramienta de corte llamada
broca.
Rimado: Es la operación de acabado de final de un barreno de precisión, el
cual requiere de un accesorio llamado porta rima flotante.
Roscado: Es la operación que tiene por objeto realizar el roscado mediante
machos (machuelos) de diferentes diámetros, y utilizando los movimientos
del husillo en ambos sentidos.
Rectificado: El taladro en algunas ocasiones hará las funciones de una
máquina rectificadora, por medio de un aditamento llamado bruñidora, que
sirve para el rectificado de barrenos o acabados especiales.
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IMAGEN DE TALADRO
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3.- SOLDADURAS Y ACEROS
3.1 SOLDADURAS CON ELECTRODO REVESTIDO
El factor principal que hace del proceso de soldadura con electrodo revestido un
método tan útil, es su simplicidad y en consecuencia, su bajo costo. Todo lo que se
necesita para trabajar con este proceso es una fuente de poder, cables, porta
electrodo y electrodo.
El proceso de soldadura con electrodo revestido es el más conocido y
probablemente el más utilizado de los procesos de soldadura con arco, siendo a la
vez muy flexible y versátil. El soldador puede trabajar lejos de la fuente de poder y
además no hay necesidad de utilizar gases comprimidos como protección.
Con este proceso se puede soldar metal de casi cualquier espesor y se pueden
hacer uniones con la configuración que sea. Hay electrodos que se puede utilizar
con aceros al carbono y de baja aleación, aceros inoxidables, aceros de alta
aleación, resistentes a la corrosión, aceros templados, y aceros de hierro colado y
maleable. También hay electrodos para soldar cobre, níquel y otras aleaciones,
pero estas no son muy comunes de utilizar. En muchos talleres pequeños se emplea
el procedimiento de soldadura con electrodo revestido; la técnica es flexible y el
equipo que se requiere es de un costo relativamente bajo. El soldador puede pasar
fácilmente de un tipo de estructura a otro.
Antes de empezar a soldar es necesario tener en cuenta los procedimientos y las
preparaciones que se deben realizar para el tipo de unión a efectuar. Hay muchos
tipos de uniones además de posiciones en las que se puede realizar la soldadura; es
necesario no dejar de lado los procedimientos de preparación para evitar
problemas posteriores.
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EQUIPO DE SOLDADURA CON ELECTRODO REVESTIDO
3.1.1 TIPOS DE UNIONES.
En soldadura, el término configuración, se refiere específicamente a la
posición en las que las piezas a soldar deber estar colocadas de forma
correcta para facilitar el trabajo. Existen cinco tipos de de uniones básicas
para placas: la unión a tope, la unión en traslape, la unión en T, la unión en
ángulo y la unión a borde.
Las soldaduras de tapón semicirculares y las soldaduras de ranura
alargadas penetran a través del agujero de un miembro de la unión en
traslape, y lo pegan a la superficie del otro miembro que estaba expuesta a
través del agujero.
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El diseño de las uniones en la industria manufacturera es muy importante,
especialmente cuando se habla de costo, ya que por lo regular las uniones
en T y en traslape constituyen los diseños más populares. A continuación se
muestran los tipos de uniones más utilizados.
TIPOS DE UNIONES MÁS COMUNES EN SOLDADURA.
3.2 ACEROS
3.2.1 DEFINICIÓN
El Acero es básicamente una aleación ó combinación de hierro y carbono
(alrededor de 0,05% hasta menos de un 2%). Algunas veces otros elementos
de aleación específicos tales como el Cr (cromo) o Ni (níquel) se agregan
con propósitos determinados. Ya que el acero es básicamente hierro
altamente refinado (más de un 98%), su fabricación comienza con la
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reducción de hierro (producción de arrabio) el cual se convierte más tarde
en acero.
El hierro puro es uno de los elementos del acero, por lo tanto consiste
solamente de un tipo de átomos. No se encuentra libre en la naturaleza ya
que químicamente reacciona con facilidad con el oxígeno del aire para
formar óxido de hierro. El óxido se encuentra en cantidades significativas
en el mineral de hierro, el cual es una concentración de óxido de hierro con
impurezas y materiales térreos.
3.2.2 CLASIFICACIÓN DEL ACERO
Los diferentes tipos de acero se clasifican de acuerdo a los elementos de
aleación que producen distintos efectos en el Acero :
Aceros al carbono:
Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros
contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de
manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los
productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas,
carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de
construcción de acero, cascos de buques, y horquillas.
Aceros aleados:
Estos aceros contienen una proporción determinada de vanadio,
molibdeno y otros elementos, además de cantidades mayores de
manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales.
Estos aceros de aleación se pueden sub clasificar en:
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a) Estructurales:
Son aquellos aceros que se emplean para diversas partes de
máquinas, tales como engranajes, ejes y palancas. Además se
utilizan en las estructuras de edificios, construcción de chasis de
automóviles, puentes, barcos y semejantes. El contenido de la
aleación varía desde 0,25% a un 6%.
b) Para herramientas:
Aceros de alta calidad que se emplean en herramientas para
cortar y modelar metales y no-metales. Por lo tanto, son
materiales empleados para cortar y construir herramientas tales
como taladros, escariadores, fresas, terrajas y machos de roscar.
c) Especiales:
Los Aceros de Aleación especiales son los aceros inoxidables y
aquellos con un contenido de cromo generalmente superior al
12%. Estos aceros de gran dureza y alta resistencia a las altas
temperaturas y a la corrosión, se emplean en turbinas de vapor,
engranajes, ejes y rodamientos.
Los aceros inoxidables.
Estos contienen cromo, níquel y otros elementos de aleación, que los
mantienen brillantes y resistentes a la oxidación a pesar de la acción
de la humedad o de ácidos y gases corrosivos.
17
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IMÁGENES DE PRODUCTOS QUE SE FABRICAN CON EL ACERO.
3.2.3 PROPIEDADES DE LOS METALES.
Los elementos de maquinaria se fabrican a menudo de uno de los metales o
de aleaciones de metales como acero, aluminio o bronce. Por lo regular, las
propiedades de resistencia, elasticidad y ductilidad de los metales y otros
tipos de materiales se determina a partir de una prueba de tracción o ensayo
traccional, en la cual una muestra del material, casi siempre en forma de
barra redonda ó plana, se sostiene con prensas y se jala hasta que se rompe
como consecuencia de la tensión. Se hace un seguimiento de la magnitud de
la fuerza en la barra y el correspondiente cambia en longitud (esfuerzo de
tirantez) y se registra en forma continua mientras transcurre la prueba.
Como la tensión en la barra, es igual a la fuerza que se aplica entre el área,
la tensión es proporcional a la fuerza aplicada. La información relativa a tal
prueba de tracción se muestra a menudo en diagramas de tensión y esfuerzo
de tirantez.
18
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3.2.4 MAQUINABILIDAD
La maquinabilidad se relaciona con la facilidad con la que puede
maquinarse un material hasta lograr un buen acabado superficial con una
vida útil razonable de la herramienta. Las tasas de producción se ven
afectadas de manera directa por la maquinabilidad. Es difícil definir
propiedades susceptibles de ser cuantificadas en relación a maquinabilidad,
por tanto ésta se reporta, por lo general, en términos comparativos, al
desempeño o rendimiento de un material particular tomado como estándar.
3.2.5 RESISTENCIA AL IMPACTO
Las partes que están sujetas a cargas, choques o impactos que se aplican en
forma repentina requieren de valores altos en cuanto a resistencia al
impacto. Una medida de dureza, la resistencia al impacto se mide
sometiendo una muestra ranurada a un dispositivo que golpea y se mueve
con rapidez, y tiene una masa relativamente alta. La muestra absorbe
energía del dispositivo que golpea cuando sobreviene la fractura, y la
cantidad de energía que absorbe se reporta como la resistencia al impacto.
Los dos métodos que más se utilizan para medir la resistencia al impacto
son las pruebas de Charpy y la Izod.
3.2.6 RESISTENCIA A LA FATIGA Y RESISTENCIA POR
DURABILIDAD
Las partes sujetas a aplicaciones sucesivas de cargas o a condiciones que
generan tensión, que varían con el tiempo a lo largo de varios miles o
millones de ciclos, fallan como consecuencia del fenómeno conocido como
fatiga. Los materiales se prueban sometiéndolos a la acción de cargas
cíclicas controladas para determinar su capacidad de resistir tales cargas
19
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sucesivas o repetitivas. La información resultante se reporta como
resistencia a la fatiga, a la cual también se le asigna el nombre de
resistencia por durabilidad del material.
3.2.7 PROPIEDADES FÍSICAS.
En las propiedades físicas se analizan densidad, coeficiente de expansión
térmica, conductividad térmica y resistividad eléctrica.
Densidad.
La densidad se define como la masa por unidad de volumen del
material. Sus unidades comunes son kg/m³ en sistema de unidades SI
y lb/plg³ en el sistema británico de unidades, donde la unidad libra
se toma como libra/masa.
Coeficiente de dilatación térmica.
El coeficiente de dilatación térmica es una medida del cambio en la
longitud en un material que es sometido a un cambio de temperatura.
Se define por la relación:
∝=𝐶𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑
𝐿₀(∆𝑇)=
𝑇𝑖𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒𝑧
(∆𝑇)=
𝜀
(∆𝑇)
Donde Lₒ es la longitud original y ∆T el cambio de temperatura.
Virtualmente, todos los metales y plásticos se dilatan conforme se
incrementa la temperatura. No obstante, cada material se dilata en
diferente grado. Para máquinas y estructuras que contienen partes
hechas con más de un material, los diversos grados de dilatación
20
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pueden tener un efecto significativo en el desempeño del ensamble y
en las tensiones que se generan.
Conductividad térmica
Conductividad térmica es aquella propiedad de un material que
indica su capacidad para transferir calor. Donde los elementos de
maquinaria operan en ambientes cálidos o se genera una cantidad
significativa de calor a nivel interno, la capacidad de los elementos o
de la carcasa de la máquina para transferir calor a un lugar distante
puede afectar el rendimiento de la máquina. Por ejemplo, los
reductores de velocidad con mecanismo de tornillo sinfín y rueda
helicoidal casi siempre generan calor por fricción debido al contacto
del frotamiento entre el mecanismo de tornillo sinfín y los dientes de
los engranes. Si no se transmite de manera adecuada, el calor
provoca que le lubricante pierda efectividad, lo que permite un
desgaste acelerado de los dientes de lo engranes.
Resistividad eléctrica.
Para elementos de maquinaria que conduce electricidad mientras
transportan cargas, la resistividad eléctrica del material es tan
importante como su resistencia. La resistividad eléctrica es una
medida de la resistencia que ofrece un espesor específico del
material y se mide en Ohms por centímetros (Ω*cm). La
conductividad eléctrica, es una medida de la capacidad del material
para conducir corriente eléctrica, se usa a veces en lugar de
resistividad. Se reporta con frecuencia como la conductividad de un
material de referencia, y por lo general en el International Annealed
Copper Standard (Estándar Internacional de Cobre Recocido).
21
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3.2.8 ACERO AL CARBÓN Y ACERO CON ALEACIONES
El acero es quizá el material que más se utiliza en elementos de maquinaria
debido a sus propiedades de alta resistencia, extrema rigidez, durabilidad y
relativa facilidad para fabricarlo. En el mercado se dispone de muchos tipos
de acero y su clasificación no es precisa.
El término acero se refiere a una aleación de hierro, carbón, manganeso y
uno o más elementos significativos. El carbón surte un efecto considerable
en la resistencia, dureza y ductilidad de cualquier acero con aleaciones. Los
otros elementos afectan su capacidad de endurecimiento, su dureza,
resistencia a la corrosión, maquinabilidad y conservación de la resistencia a
las temperaturas. Los elementos principales de aleación presentes en los
distintos tipos de aceros con aleaciones son el azufre, el fosforo, silicio,
níquel, cromo, molibdeno y vanadio.
3.2.9 SISTEMA DE DESIGNACIÓN
Tres organizaciones internacionales, el American Iron and Steel Institute,
AISI (Instituto Americano del Hierro y Acero), la Society of Automotive
Engineers, SAE (Sociedad de Ingenieros Automotrices), y la American
Society for Testing and Materials, ASTM (Sociedad Americana de Pruebas y
Materiales), han desarrollado sistemas uniformes para designar los aceros
que se emplean en aplicaciones estructurales y maquinaria.
Para la mayor parte de los aceros al carbón y con aleaciones los sistemas
AISI y SAE utilizan designaciones de cuatro dígitos en las que los últimos
dos dígitos indican la cantidad de carbono que contiene el acero y los dos
primeros señalan el grupo específico de la aleación, que identifica los
elementos de aleación más importantes distintos al carbón.
22
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Ejemplo:
Si bien, la mayor parte de las aleaciones de acero contienen menos de 1.0 %
de carbón, se incluye en la designación debido a su efecto en las
propiedades del acero. En el ejemplo anterior los últimos dos dígitos
indican el porcentaje de carbón, es decir 40, nos indica que tiene 0.40 % de
carbón en la aleación.
Con forme se incrementa el contenido de carbón, también incrementa la
resistencia y la dureza bajo las mismas condiciones de procesamiento y
tratamiento térmico. Como la ductilidad disminuye según aumenta el
contenido de carbón, seleccionar un acero adecuado implica cierto
compromiso entre resistencia y ductilidad.
En esquema general de clasificación, un acero al bajo carbón es el que tiene
menos de 30 puntos de carbón (0.30%). Estos aceros tienen relativamente
poca resistencia pero buena capacidad para darles forma. En aplicaciones
de elementos de maquinaria donde no se requiere una alta resistencia, a
menudo se especifican los aceros al bajo carbón. Si el desgate representa un
problema potencial, los aceros al bajo carbón se pueden carburizar para
incrementar el contenido de carbón en la superficie externa del elemento y
mejorar la combinación de propiedades.
Los aceros al carbón medio contienen de 30 a 50 puntos de carbono
(0.30% a 0.50%). La mayor parte de los elementos de maquinaria que tienen
especificaciones de resistencia entre alta y moderada con condiciones
ductilidad satisfactoria y especificaciones de dureza moderada provienen
de este grupo.
23
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Los aceros al alto carbón tienen entre 50 y 95 puntos de carbón (0.50% a
0.95%) el alto contenido de carbón proporciona mejores propiedades en
cuento a desgaste que son adecuadas para aplicaciones que requieren
bordes cortantes durables y aquellas en las que las superficies se someten a
desgaste constante. Cuchillos, navajas, formones o buriles y muchos
componentes para implementos agrícolas se fabrican con alto contenido de
carbón.
TABLA AISI
24
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4.- DISEÑO DE DOBLADORA DE PERFILES CALIBRES
20 Y 30
4.1 RECUBRIMIENTOS UTILIZADOS EN EL DISPOSITIVO
El recubrimiento es un proceso que consiste en la aplicación de un producto
químico en estado líquido o una formulación compuesta, sobre un material a
depositar, para tener ciertas cualidades específicas en dicho material.
En éste dispositivo sólo se emplea la pintura y el galvanizado como recubrimientos
para contra restar la corrosión, tomando en cuenta las partes no móviles, se les
podrán aplicar recubrimientos de pintura, tales como son: la base del la dobladora,
los anclajes y el maneral; sólo en la plataforma de montaje y brazo de palanca, se
tendrá que tener un recubrimiento metálico (galvanizado), ya que estas partes están
sujetas a choques y contactos directos con el perfil a doblar, por consiguiente una
pintura como recubrimiento tendría muy poca vida útil, mermando la durabilidad
de nuestra herramienta.
4.1.1 PINTURA
La pintura anticorrosiva es una base o primera capa de imprimación de
pintura que se ha de dar a una superficie, que se aplica directamente a los
cuerpos de acero, y otros metales. Para ello puede usarse un proceso de
inmersión o de aspersión, (dependiendo del funcionamiento de la planta de
trabajo y de la geometría de la estructura). Éste tiene el propósito principal
de inhibir la oxidación del material, y secundariamente el de proporcionar
una superficie que ofrezca las condiciones propicias para ser pintada con
otros acabados (esmaltes y lustres coloridos).
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La pintura anticorrosiva generalmente se presenta de color rojo “ladrillo”
o naranja rojizo, aunque también se encuentran en color gris y en negro.
Como se sabe la pintura es un recubrimiento de bajo costo y de fácil
aplicación, ya que en éste sólo se tiene que tomar en cuenta la superficie a
recubrir, previniendo que ésta debe de estar libre de suciedades o partículas
ajenas al metal, ya que puede generar una mala adherencia de nuestra
pintura; comúnmente el polvo, la grasa e incluso el mismo sudor de las
manos, son factores que pueden alterar la adherencia y la durabilidad de
nuestra pintura. En ciertos tipos de pintura se aplica una capa de adherente
previo a la pintura, conocido comúnmente como Primer; este método se
utiliza con frecuencia en el repintado de vehículos automotores.
4.1.2 PROCESO DE GALVANIZADO
La galvanización es un procedimiento de aplicación de un recubrimiento
de zinc sobre las piezas de acero o fundición mediante inmersión de las
mismas en un baño de zinc fundido.
Para obtener buenos resultados es necesario que se verifiquen ciertas
condiciones, como son:
El diseño de las piezas debe ser adecuado para la galvanización
Las inmersiones de las piezas deben acomodarse al tamaño del
crisol de galvanización.
El peso de las piezas está condicionado por los dispositivos de
elevación y transporte existentes en el taller de galvanización
Utilización de aceros adecuados para galvanización
Control del estado superficial de las piezas a galvanizar
26
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Etapas del proceso:
Desengrasado
Decapado
Baño de sales
Baño de zinc
Enfriamiento
a) Desengrase:
Las piezas se someten a un proceso de desengrase para eliminar posibles
restos de grasa, aceites o suciedades, sumergiéndolas en un desengrasante
ácido a 35 ºC.
b) Decapado:
El proceso de decapado se utiliza para eliminar el óxido y la calamina, que
son los contaminantes superficiales más corrientes de los productos férreos,
obteniendo así una superficie del material químicamente pura. Se realiza
con ácido clorhídrico diluido y a una temperatura ambiente.
El tiempo de decapado depende del grado de oxidación superficial de las
piezas y de la concentración de la solución de ácido.
c) Inmersión en las sales:
El tratamiento con sales (mezclas de cloruro de zinc y cloruro amónico),
tiene por objeto eliminar cualquier residuo de impurezas y producir una
limpieza intensa en la superficie metálica. Estas sales, favorecen la
permeabilidad de la superficie del acero por el zinc fundido. Estas sales se
aplican normalmente por inmersión de las piezas en una solución acuosa de
las mismas. Otra forma es hacer pasar las piezas a través de una capa de
sales fundidas que flotan sobre la superficie del zinc. También pueden
27
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espolvorearse las sales sobre la superficie de las piezas (o rociarlas en
forma de solución) antes de la inmersión de las piezas en el baño de zinc.
d) Inmersión en el baño del zinc:
La operación de galvanización propiamente dicha se realiza sumergiendo
las piezas en un baño de zinc fundido, a temperatura comprendida entre 440
ºC y 460 ºC. En algunos procedimientos especiales la temperatura puede
alcanzar los 560 ºC. La calidad mínima del zinc a utilizar está especificada
por la mayoría de las normas europeas e internacionales en zinc del 98,5 %.
Durante la inmersión de las piezas en el zinc fundido se produce la difusión
del zinc en la superficie del acero, lo que da lugar a la transformación de
diferentes capas de aleaciones zinc-hierro de distinta composición. Cuando
las piezas se extraen del baño de galvanización, estás quedan recubiertas de
una capa externa de zinc de composición similar a la del zinc del baño. El
tiempo durante el que las piezas deben estar sumergidas en el baño de zinc,
para obtener un recubrimiento galvanizado correcto, depende, entre otros
factores, de la composición del acero, de la temperatura del baño de zinc y
del espesor del acero de las piezas. En cualquier caso, las piezas deben
estar sumergidas en el zinc hasta que alcance la temperatura del baño.
Antes de extraer las piezas del baño de galvanización es necesario retirar de
la superficie del mismo la fina capa de óxidos de zinc que se forma y que
también contiene restos de sales, con objeto de que no se adhieran a la
superficie de las piezas y produzcan imperfecciones superficiales en el
recubrimiento.
28
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e) Enfriamiento:
Una vez fuera del baño de galvanización las piezas pueden enfriarse en
agua o dejarse enfriar a temperatura ambiente; a continuación se repasan
para eliminar rebabas, gotas punzantes y adherencias superficiales de
cenizas o restos de sales y, finalmente, se someten a inspección.
Los recubrimientos galvanizados sobre artículos diversos deben cumplir una
serie de requerimientos sobre aspecto superficial, adherencia y espesor que
vienen especificados en las normas nacionales e internacionales.
Por último las piezas se pesan, ya que el peso de las mismas, una vez
galvanizadas, es el criterio utilizado normalmente para la facturación.
IMÁGENES DE PIEZAS GALVANIZADAS
29
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4.2 AJUSTES Y TOLERANCIAS
Las grandes industrias mecánicas modernas (maquinaria agrícola, automóviles,
aviación, maquinas herramientas, mecánica de precisión etc.) se ven en la
obligación de satisfacer a sus clientes, ejecutando una gama de artículos de
conjunto idénticos; esta fabricación se le denomina como fabricación en serie,
tomando en cuenta que es el método más rápido y económico.
Para ciertas piezas y partes de fabricación mecánica, requiere de un alto grado de
precisión, el cual es verificado por instrumentos de medición, ya que tienen que
estar fabricadas con calidad para poder competir con el mercado internacional.
Estos productos deben de cumplir con medidas determinadas, que serán las
referencias para las medidas nominales de diseño, acompañadas de las tolerancias
previamente establecidas.
En Alemania se creó el sistema de ajustes DIN (norma de la industria Alemana);
más tarde se creó el comité ISA (Asociación Internacional de Normalización), que
unificaban criterios en diferentes países bajo la denominación de ajustes.
En la Sociedad Americana se creó “ASA” (American Standar Association), la cual
designó los ajustes en 8 grupos, que a continuación se mencionan:
1. Ajuste Deslizante (calidad 1): Gran juego, para máquinas agrícolas, mineras, y
máquinas de uso en general.
2. Ajuste deslizante (calidad 2): Juego libre, para dinamos, maquinaria y
artefactos, mecánicos comunes, ciertas máquinas herramientas y partes de
vehículos automotrices.
3. Ajuste mediano (calidad 3): Juego medio, para piezas giratorias a menos de
600 r.p.m. y menores de 600 lb/plg², máquinas herramientas, piezas de
automotores.
4. Ajuste exacto (calidad 4): Juego nulo, para piezas de considerable precisión.
30
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5. Ajuste fuerte (calidad 5): Juego cero y negativo (apriete). Conjunto de piezas
unidas a ligera presión no desmontables.
6. Ajuste ligeramente forzado (calidad 6): Apriete, usado en piezas automotores y
máquinas manufactureras.
7. Ajuste forzado mediano (calidad 7): Apriete mediano; usado para piezas
unidas mediante presión considerable. Para ejes de locomotoras y ejes de
vagones.
8. Ajuste forzado fuerte (calidad 8): Apriete máximo; usado en piezas cuyo
agujero pueden dilatarse fácilmente, aún sobrepasando su límite elástico (acero
dulce), por ejemplo la unión de ejes a ruedas motrices de locomotora.
4.2.1 DEFINICIÓN DE TOLERANCIA
Las tolerancias son las variaciones permisibles en la forma, el tamaño ó la
situación específica de los detalles individuales de una pieza, que se
representa mediante un dibujo.
4.2.2 DEFINICIÓN DE AJUSTE
Es el acoplamiento de un mínimo de dos elementos, por lo general los
podemos clasificar en macho y hembra.
a) La parte inferior maciza, se denomina pieza macho ó eje.
b) La parte exterior hueca, se denomina pieza hembra ó agujero.
El sistema ISO también cumple letras mayúsculas para los agujeros y
minúsculas para los ejes, Ejemplo:
80H7, 53g5, 15.6h7, etc.
Los números que siguen a las letras se conocen como grados de tolerancia y
son grupos de tolerancia correspondiente al mismo nivel de exactitud.
31
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Para todas las dimensiones especificadas existen 18 grados diferentes que
son el 01 y del 0 al 16; el de mayor exactitud es el 01 y el de menor el 16.
La tolerancia también depende de la dimensión, entre mayor sea la
dimensión mayor será la tolerancia.
4.2.3 TABLA DE TOLERANCIAS PARA AGUJEROS Y ÁRBOLES
Los valores de algunas de las tolerancias más comunes se muestran en la siguiente tabla.
<2 >2 a 6 >6 a 10 >10 a 18 >18 a 30 >30 a 50 >50 a 80 >80 a 120 >120 a 180 >180 a 250 >250 a 315 >315 a 10006 8 9 11 13 16 19 22 25 29 32 360 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 570 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
14 18 22 27 33 39 40 54 63 72 81 890 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 130 -1400 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
60 75 90 110 130 160 190 220 250 290 -320 -3600 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
-2 -4 -5 -6 -7 -9 -10 -12 -14 -15 -17 -18-6 -9 -11 -14 -16 -20 -23 -27 -32 -35 -40 -430 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
-4 -5 -6 -8 -9 -11 -13 -15 -18 -20 -23 -252 2.5 3 4 4.5 5.5 6.5 7.5 9 10 11.5 12.5
-2 -2.5 -3 -4 -4.5 -5.5 -6.5 -7.5 -9 -10 -11.5 -12.54 6 7 9 11 13 15 18 21 24 27 -290 1 1 1 2 2 2 3 3 4 4 -4
-6 -10 -13 -16 -20 -25 -30 -36 -43 -50 -56 -62-12 -18 -22 -27 -33 -41 -49 -58 -68 -79 -88 -99
-2 -4 -5 -6 -7 -9 -19 -12 -14 -15 -17 -18-8 -12 -14 -17 -20 -25 -29 -34 -39 -44 -49 -540 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
-6 -8 -9 -11 -13 -16 -19 -22 -25 -29 -32 -363 4 4.5 5.5 6.5 8 9.5 11 12.5 14.5 16 18
-3 -4 -4.5 -5.5 -6.5 -8 -9.5 -11 -12.5 -14.4 -16 -189 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 572 4 6 7 8 9 11 13 15 17 20 21
12 20 24 29 35 42 51 59 68 79 88 966 12 15 18 22 26 32 37 43 53 56 62
-14 -20 -25 -32 -40 -50 -60 -72 -85 -100 -110 -128-24 -32 -40 -50 -61 -75 -90 -107 -125 -146 -162 -182
-6 -10 -13 -16 -20 -25 -30 -36 -43 -50 -56 -62-16 -22 -28 -34 -41 -50 -60 -71 -83 -96 -108 -119
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0-10 -12 -15 -18 -21 -25 -30 -35 -40 -46 -52 -57-14 -20 -25 -32 -40 -50 -60 -72 -85 -100 -110 -128-28 -38 -47 -59 -73 -89 -100 -126 -148 -172 -191 -214
-6 -10 -15 -10 -20 -25 -30 -36 -43 -50 -56 -62-20 -28 -35 -43 -53 -64 -76 -90 -100 -122 -137 -151
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0-14 -18 -22 -27 -33 -39 -46 -54 -63 -72 -81 -89-20 -30 -40 -50 -65 -80 -100 -120 -145 -170 -190 -210-45 -60 -76 -93 -117 -142 -174 -207 -245 -285 -320 -360-14 -20 -25 -32 -40 -50 -60 -72 -85 -100 -110 -125-39 -50 -61 -75 -92 -112 -134 -159 -183 -215 -240 -265-20 -30 -40 -50 -65 -80 -100 -120 -145 170 190 210-80 -105 -130 -160 -195 -240 -270 -340 -395 -460 -510 -570
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0-60 -75 -90 -110 -130 -160 -190 -220 -250 -290 -320 -36030 37 45 55 65 80 95 110 125 145 160 180
-30 -37 -45 -55 -65 -80 -95 -110 -125 -145 -160 -180
Diámetro mm.
Á
R
B
O
L
E
S
O
E
J
E
S
VALORES EN MICRAS, (0.001 mm.) RANGO DE TEMPERATURA 20° C.
TOLERANCIAS PARA AGUJEROS Y ÁRBOLES (EJES).
h8
d9
e9
d11
h11
i11
p6
e7
f7
h7
e8
f8
k5
f6
g6
h6
i6
m6
H6
H7
H8
H9
H11
g5
h5
i5
A
G
U
J
E
R
O
S
32
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4.2.4 AGUJERO TIPO “H” Y TIPO “g”
Agujero tipo “H” y eje tipo “g”
H = Agujero exactamente al diámetro del eje, para el cual la diferencia es
igual a cero.
g = Ejes más chicos que el diámetro de los agujeros y corresponden a
juegos.
Datos: Para un ajuste 38.1 H7/g6 tenemos:
De la tabla 1 para diámetro g₆ = −9 𝑚𝑖𝑐𝑟𝑎𝑠−25 𝑚𝑖𝑐𝑟𝑎𝑠
H₇ = +25 𝑚𝑖𝑐𝑟𝑎𝑠0 𝑚𝑖𝑐𝑟𝑎𝑠
NOTA:
9 micras = 0.009
25 micras = 0.025
4.2.5 DESARROLLO DE TOLERANCIAS PARA EJE DE MANERAL
Juego máximo 25 – (-25) = 25 + 25 = 50 micras = 0.05mm.
Juego mínimo 0 – (-9) = 9 micras = 0.009mm.
Diámetro máximo de eje 38.1 mm = (38.1 mm – 0.009 mm) =
38.091 mm(fig. 1)
Diámetro mínimo del eje 38.1 mm – 0.025 mm = 38.075 mm (fig. 2)
Diámetro máximo del agujero 38.1 mm + 0.025=38.125mm (fig. 3)
Diámetro mínimo del agujero 38.1 mm + 0.000 = 38.1 mm (fig. 4)
33
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FIGURA 1 EJE DE MANERAL
FIGURA 2 EJE DE MANERAL
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FIGURA 3 PORTA DADO
FIGURA 4 PORTA DADO
35
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4.3 DESARROLLO Y CÁLCULO DE FUERZAS EN MANERAL PARA
DOBLADO DE PERFILES
Referencias:
1 ft = 12”.
1” = 25.4 mm.
1 lb = 0.4536 kgf.
1 N = 0.1020 kgf.
Datos:
F = 80 Kgf =?
d = 102.828 cm = 1.02828 m
0.1020 𝐾𝑔𝑓
1𝑁=
80 𝐾𝑔𝑓
𝑥 𝑑𝑒 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑎 "𝑥" 𝑥 =
1𝑁 (80 𝐾𝑔𝑓)
0.1020 𝐾𝑔𝑓= 784.31 𝑁
36
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La siguiente fórmula se utiliza para calcular el momento o Par Torsor; sus
unidades son en
N •m o Lbs. • ft
𝑀𝑜 = 𝐹 • 𝑑
Mo = (784.31 N) (1.02828 m) Mo = 806.49 N • m
NOTA:
Para saber la fuerza que se aplica en el punto de doblado para el perfil redondo de ½”
arriba mencionado, se aplica la misma fórmula de Momento o Par Torsor, tomando en
cuenta los mismos datos y solamente cambiando la distancia original, por la distancia
donde queremos medir la fuerza.
Ejemplo:
Mo = 806.49 N • m
D = 8.08 cm = 0.0808 m
F = ?
𝑀𝑜 = 𝐹 • 𝑑
37
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De donde se tiene que despejar a “F”
𝐹 =𝑀𝑜
𝑑
𝐹 =806.49 𝑁 • 𝑚
0.0808 𝑚= 9981.31 𝑁
F = 9981.31 N
NOTA:
Para tener una idea más clara de la fuerza que se aplica en el punto; se hace la conversión
a Kgf.
1𝑁
0.1020 𝐾𝑔𝑓=
9981.31 𝑁
𝑥 𝑑𝑒 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑗𝑎 "𝑥" 𝑥 =
0.1020 𝐾𝑔𝑓 (9981.31 𝑁)
1 𝑁
x = 1018.09 Kgf = 9981.31 N
38
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39
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4.4 PARTES DE DOBLADORA DE PERFILES CALIBRE 20 Y 30
40
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4.5 BASE DE DOBLADORA
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
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EDUARDO DAVID MONTES DE OCA PINEDA
IPNESC: S/E
ACOT: S/A
TESIS
BASE DE DOBLADORA
41
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4.5.1 VISTA SUPERIOR DE LA BASE
42
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4.5.2 VISTA FRONTAL
43
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4.6 PLATAFORMA DE MONTAJE
44
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Acercamiento del borde exterior dentado (medios círculos de 3/8” o 9.525mm).
Acercamiento de la vista lateral izquierda, donde los recuadros sombreados muestran la
parte externa dentada de la plataforma de montaje; las líneas no continuas muestran los
barrenos donde se atornilla el porta dado a dicha plataforma.
45
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Acercamiento de la vista lateral derecha, donde se muestran con flechas verdes los
barrenos restantes para sujetar el porta dado, y con flechas rojas se muestra el barrenado
para las correderas donde se desliza la prensa de sujeción de los perfiles a trabajar.
46
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4.7 PORTA DADO
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
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EDUARDO DAVID MONTES DE OCA PINEDA
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ACOT: S/A
TESIS
PORTA DADO
47
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4.7.1 VISTAS DE PORTA DADO
48
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49
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4.8 VISTAS DE MANERAL COMPLETO
50
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4.8.1 MANERAL SUPERIOR CON EJE
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
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ACOT: S/A
TESIS
MANERAL SUPERIOR
51
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4.8.1.1 VISTAS DE MANERAL SUPERIOR CON EJE
52
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4.8.2 MANERAL INFERIOR
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
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EDUARDO DAVID MONTES DE OCA PINEDA
IPNESC: S/E
ACOT: S/A
TESIS
MANERAL INFERIOR
53
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4.8.2.1 VISTAS DE MANERAL INFERIOR
54
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4.8.3 PORTA BRAZO DE PALANCA
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ACOT: S/A
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PORTA BRAZO DE PALANCA
55
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4.8.3.1 VISTAS DE PORTA BRAZO DE PALANCA
56
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4.8.4 MEDIDAS DE BRAZO DE PALANCA
57
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4.8.5 RODILLO
EL RODILLO SE COMPONE DE TRES PIEZAS FUNDAMENTALES:
Cuerpo de rodillo (color verde).
Rodamiento (color rojo).
Eje de rodamiento (color gris).
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RODILLO
58
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4.8.5.1 CUERPO DE RODILLO
4.8.5.2 RODAMIENTO
59
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4.8.5.3 EJE DE RODILLO
60
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4.8.5.4 VISTAS DE RODILLO
61
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4.8.5.5 ESPECIFICACIONES DE RODAMIENTO 6203
TABLA DE ESPECIFICACIONES PARA RODAMIENTO "6203"
d 17 mm
D 40 mm
B 12 mm
D2 34,4 mm
Da max 35,8 mm
d1 24 mm
da min 21,2 mm
ra max 0,6 mm
rmin 0,6 mm
m 0,067 kg Peso
Cr 9500 N Capacidad de carga dinámica radial
C0r 4750 N Capacidad de carga estática radial
nG 12000 1/min Velocidad límite
nB 0 1/min Velocidad de referencia
Cur 275 N Carga límite de fatiga radial
62
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4.9 DADO DE TRABAJO PARA PERFIL CUADRADO
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IPNESC: S/E
ACOT: S/A
TESIS
DADO DE TRABAJO PARA
PERFIL CUADRADO
63
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4.9.1 VISTAS DE DADO N° 1 PARA PERFIL CUADRADO DE ½”
64
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4.9.2 VISTAS DE DADO N° 2 PARA PERFIL CUADRADO DE 5/8”
65
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4.9.3 VISTAS DE DADO N° 3 PARA PERFIL CUADRADO DE ¾”
66
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4.9.4 VISTAS DE DADO PARA PERFIL REDONDO DE ½”
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4.9.5 VISTAS DE RODILLO PERFIL REDONDO DE ½”
68
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4.9.6 VISTAS SUPERIOR Y LATERAL DE RODILLO Y DADO DE
TRABAJO PARA PERFIL REDONDO DE ½”
69
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4.9.7 TABLA DE ESPECIFICACIONES DE DADOS PARA PERFIL
CUADRADO
ESPECIFICACIONES DE DADOS PARA PERFIL CUADRADO
N° Dado Rad/Ext. mm Rad/Trabajo Tubo mm Tubo in Dist/Par mm Altura Total Posición
1 76.26 63.56 12.7 ½ 12.95 22.95 A
2 76.26 60.385 15.875 ⅝ 16.125 26.125 A
3 76.26 57.21 19.05 ¾ 19.3 29.3 A
4 76.26 55.66 20.6 ¹³⁄₁₆ 20.85 30.85 A
5 76.26 54.04 22.22 ⅞ 22.47 32.47 A
6 76.26 52.46 23.8 ¹⁵⁄₁₆ 24.05 34.05 A
7 76.26 50.86 25.4 1 25.65 35.65 A
8 76.26 47.69 28.57 1⅛ 28.82 38.82 A
9 76.26 44.51 31.75 1¼ 32 42 A
10 113.4 75.3 38.1 1½ 38.35 48.35 B
4.9.8 TABLA DE ESPECIFICACIONES PARA PERFIL RECTÁNGULAR
ESPECIFICACIONES DE DADOS PARA PERFIL RECTÁNGULAR
N° Dado Rad/Ext. mm Rad/Tra mm Base mat. Altura mat. Base in. Altura in. Dist/Par mm Altura Total Posc/mral
10 76.26 63.56 12.7 25.4 ½ 1 25.65 35.65 A
11 76.26 57.21 19.05 31.75 ¾ 1¼ 32 42 A
12 76.26 57.21 19.05 44.45 ¾ 1¾ 44.7 54.7 A
13 76.26 50.86 25.4 50.8 1 2 51.05 61.05 A
14 76.26 57.21 19.05 57.15 ¾ 2¼ 57.4 67.4 A
15 76.26 50.86 25.4 63.35 1¼ 2½ 63.6 73.6 A
16 113.4 75.3 38.1 63.35 1½ 2½ 63.6 73.6 B
17 113.4 75.3 38.1 76.2 1½ 3 76.45 86.45 B
18 113.4 75.3 38.1 101.6 1½ 4 101.85 111.85 B
4.9.9 TABLA DE ESPECIFICACIONES DE DADOS Y RODILLOS PARA
70
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PERFIL REDONDO
ESPECIFICACIONES DE DADOS Y RODILLOS PARA PERFIL REDONDO
N° Dado Rad/ext dad Rad/Trabajo Tubo mm Tubo in Dist/Par mm Altura Total Rad/ext rod Rad. tra/rod Posición
19 74.45 68.1 12.7 ½ 12.7 22.7 63.95 57.6 B
20 76.0375 68.1 15.875 ⅝ 15.875 25.875 62.3625 54.425 B
21 77.625 68.1 19.05 ¾ 19.05 29.05 60.775 51.25 B
22 78.4 68.1 20.6 ¹³⁄₁₆ 20.6 30.6 60 49.7 B
23 79.21 68.1 22.22 ⅞ 22.22 32.22 59.19 48.08 B
24 80 68.1 23.8 ¹⁵⁄₁₆ 23.8 33.8 58.4 46.5 B
25 80.8 68.1 25.4 1 25.4 35.4 57.6 44.9 B
26 82.385 68.1 28.57 1⅛ 28.57 38.57 56.015 41.73 B
27 83.975 68.1 31.75 1¼ 31.75 41.75 54.425 38.55 B
28 85.56 68.1 34.92 1⅜ 34.92 44.92 52.84 35.38 B
29 87.15 68.1 38.1 1½ 38.1 48.1 51.25 32.2 B
30 88.75 68.1 41.3 1⅝ 41.3 51.3 49.65 29 B
31 90.325 68.1 44.45 1¾ 44.45 54.45 48.075 25.85 B
32 91.91 68.1 47.62 1⅞ 47.62 57.62 46.49 22.68 B
33 92.705 68.1 49.21 1¹⁵⁄₁₆ 49.21 59.21 45.695 21.09 B
34 93.5 68.1 50.8 2 50.8 60.8 44.9 19.5 B
NOTA:
Los dados y rodillos que se encuentran en las tablas anteriores, dentro de las medidas en
color amarillo se pueden fabricar en nylamid, ya que éste es un polímero de gran
resistencia. El diámetro de perfil a trabajar nos permite la facilidad del doblez, ya que
como son diámetros pequeños, no se necesita de gran resistencia en los dados y rodillos,
por lo tanto se abaratan los costos de fabricación.
Los dados que se encuentran en la parte de color gris de la tabla, se fabrican en metal, ya
que como el diámetro del perfil a trabajar es igual o mayor a una pulgada; se aplica una
mayor presión sobre los elementos, por lo tanto se recomienda fabricarlos en Acero para
mayor seguridad y durabilidad del equipo.
71
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Todos las medidas de los dados que aquí se muestran son recomendaciones y propuestas
para el usuario, con la posibilidad de que alguna medida aquí ejemplificada se pueda
ajustar a las necesidades del trabajo; cabe señalar, que la dobladora tiene la capacidad de
ajustarse a alguna medida específica con algún radio de doblez específico, dentro de las
mismas capacidades de la maquina, tomando en cuenta que se tendría que diseñar el
rodillo como el dado y así poder satisfacer las necesidades específicas del trabajo a
realizar.
4.9.10 FIGURA DE POSICIONES PARA EJE DE RODILLO
72
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4.10 DADOS MONTADOS EN MANERAL PARA PERFIL
REDONDO DE ½”
73
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4.11 DIMENSIONES PARA MANERAL Y BRAZO DE PALANCA
74
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4.12 PRENSA
75
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4.12.1 VISTAS DE PRENSA DE SUJECIÓN DE MATERIAL
76
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5.- COSTOS
COSTOS DE DOBLADORA DE PERFILES
Nombre de la pieza Costo mat. Costo m/o Hrs. maq. Cost. Ing.
Brazo de palanca $ 220.00 $ 500.00 3
Porta dado $ 2,900.00 $ 1,800.00 12
Maneral superior $ 600.00 $ 3,000.00 22
Maneral inferior $ 600.00 $ 2,500.00 20
Porta brazo de palanca $ 450.00 $ 2,000.00 14
Rodillo p/perfil cuadrado $ 310.00 $ 2,000.00 16
Plataforma de montaje $ 1,650.00 $ 3,000.00 16
Base de la dobladora $ 2,100.00 $ 1,800.00 10
Prensa de sujeción $ 800.00 $ 3,500.00 28
Dado p/per. Redondo 3/4" $ 2,500.00 $ 1,500.00 15
Rodillo p/perfil red. 3/4" $ 2,000.00 $ 1,500.00 15
COSTO DE MATERIAL $ 14,130.00
COSTO DE MANO DE OBRA $ 23,100.00
HORAS DE MAQUINADO 171
COSTO DE CÁLCULO E INGENIERÍA $ 15,000.00
COSTO TOTAL DE LA DOBLADORA DE PERFILES $ 52,230.00
77
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Conclusiones
Cabe mencionar que todos los estudiantes y personas que se atreven a iniciar un proyecto,
tienen como primera dificultad el costo de inversión inicial, ya que al comienzo de
cualquier producción, el costo de la inversión es mayor, con respecto a cuándo se realiza
una producción en serie y a mayor escala. Tomando en cuenta que cualquier producto o
servicio requiere de cierto tiempo para posicionarse en el mercado; algunos de los
materiales y materias primas ponen en desventaja al producto, ya que los materiales para
la fabricación del éste proyecto no se venden por medida requerida, sino por medida
comercial, llegando a tener restantes de material que se pudiera utilizar en fabricar más
producto con la misma inversión, además que no se aumentarían los costos de fabricación;
dicho material hace que nuestro producto sea más caro de lo que realmente se pudiera
comercializar, poniendo en desventaja al productor al querer ingresar a un mercado
competitivo.
Otra de las desventajas es no contar con capital para la inversión en maquinaria, y quitar
el pago a una tercera persona por la realización del trabajo de las piezas, ya que esto
también ayudaría a reducir los costos notablemente.
A su vez se pueden cambiar algunos materiales en ciertas piezas de la maquinaria, tal es el
caso de algunos rodillos y dados de trabajo, ya que se pueden fabricar en Nylamid, por lo
tanto se bajaría el costo de producción en dichas piezas, esto con el motivo de cumplir con
el objetivo principal del proyecto, que es el tener un herramental de bajo costo dirigido a
la micro y pequeña empresa. Si se toma en cuenta lo antes mencionado, se puede reducir
hasta en un 30% el costo del herramental.
Se puede concluir con respecto a éste proyecto, y haciendo alusión a la tabla de costos;
que la inversión de materia prima tiene un precio muy por debajo del costo de mano de
obra, lo cual hace notar, que es más cara la mano de obra, que incluso el costo de diseño
e ingeniería; por lo tanto, debemos siempre de contemplar una inversión extra al
desarrollo del diseño, para dirigirla a la maquinaria que servirá para la producción, o en
su defecto tratar de buscar una asociación donde se pueda cumplir con el objetivo para el
cual fue pensado el proyecto inicial.
78
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Bibliografía
GARCÍA BAUTISTA, Antonio, Metrología II, Instituto Politécnico Nacional, CECyT No4
Lázaro Cárdenas del Río.
KOELLHOFFER MANZ Hornberger, Manual de Soldadura (Serie Ciencias de los
Materiales IPN, Limusa.
RUSSELl C. Hibbeler, Mecánica para Ingenieros ,Estática, CECSA.
Apuntes de Dibujo Técnico, Academia de Dibujo Técnico, Instituto Politécnico Nacional.
Catálogo para Ventas y Catálogo de Llaves Hexagonales, Clavos Nacionales,S.A. DE
C.V.
1. http://www.infoacero.cl/acero/que_es.htm
2. http://es.wikipedia.org/wiki/Torno
3. http://es.wikipedia.org/wiki/Pintura_anticorrosiva
4. http://www.monografias.com/trabajos/aceros/aceros.shtml
5. http://medias.es.ina.com/medias/es!hp.ec.br.pr/62..-2RSR_FAG*6203-2RSR_FAG
6. http://www.eurotega.com/galvanizacion/proceso/view
79
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Anexos
Catálogo para el público en general, obtenido de PERFILES COMERCIALES
CUAUTITLÁN S.A. DE C.V.
ANEXO “A”. MEDIDAS EN PERFILES REDONDOS:
80
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ANEXO “B”. MEDIDAS EN PERFILES CUADRADOS Y RECTANGULARES:
81