fabricacion de un piston

8/12/2019 Fabricacion de Un Piston

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Proceso de fabricaciProceso de fabricacin.n.Ejemplo de aplicaciEjemplo de aplicacin.n.

Escuela de IngenierEscuela de Ingeniera Industrialesa Industriales -- UVaUVarea de Ingenierrea de Ingenieraade los Procesos de Fabricacide los Procesos de Fabricacinn

Sistemas de Produccin y FabricacinValladolid, Septiembre de 2011


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PlanificaciPlanificacinn

Proceso de fabricaciProceso de fabricacinn

IndustrializaciIndustrializacin de los productos.n de los productos.

Se puede considerarSe puede considerarcomo elcomo el manual demanual decalidadcalidad de lade laingenieringeniera dea de

fabricacifabricacin.n.


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PlanificaciPlanificacin...n...


M2

M2

M3

PFPF--22

MaterialMaterial

Procesos / OperacionesProcesos / Operaciones

MMquinasquinas

Herramientas / CondicionesHerramientas / CondicionesTransporteTransporte

SeguridadSeguridad

InspecciInspeccin yn ycontrol de calidadcontrol de calidad

PFPF--22


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En este ejercicio se analizarEn este ejercicio se analizar el proceso de mecanizado de un pistel proceso de mecanizado de un pistn, a partir de unan, a partir de unapreforma de aluminiopreforma de aluminio, que tiene la forma final salvo, que tiene la forma final salvo sobreespesoressobreespesores. En cada. En cada

secciseccin se irn se irn mostrando las caractern mostrando las caractersticas de la pieza, las msticas de la pieza, las mquinas, lasquinas, lasherramientas, los utillajes de sujeciherramientas, los utillajes de sujecin, los programas CN, etc., necesarios para lan, los programas CN, etc., necesarios para lafabricacifabricacin de la misma. Asimismo, se plantearn de la misma. Asimismo, se plantearn algunas cuestiones para sun algunas cuestiones para surazonamiento y solucirazonamiento y solucin.n.

Para la correcta realizaciPara la correcta realizacin del ejercicio, sen del ejercicio, sedeberdeber estudiar detenidamente el plano deestudiar detenidamente el plano dela pieza, para asla pieza, para as comprender mejor lascomprender mejor lasdiferentes posibilidades que existen paradiferentes posibilidades que existen parasu mecanizado. Posteriormente, se debersu mecanizado. Posteriormente, se deber

realizar un anrealizar un anlisis de las superficies ylisis de las superficies yvolvolmenes a mecanizar, y la eleccimenes a mecanizar, y la eleccin den delaslas sujeccionessujecciones, herramientas y maquinaria, herramientas y maquinarianecesarias. Finalmente, se debernecesarias. Finalmente, se deber obtenerobtenerel programa de CN, antes de ver lael programa de CN, antes de ver la

simulacisimulacin.n.

FabricaciFabricacin de un pistn de un pistn...n...

1. Descripci1. Descripcin de la tarean de la tarea


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Se considera que la fabricaciSe considera que la fabricacin se realiza en un taller de mecanizacin se realiza en un taller de mecanizacin yn ymontaje de una PYME con una gran variedad de produccimontaje de una PYME con una gran variedad de produccin, trabajando conn, trabajando con

lotes medianoslotes medianos de forma que no se justifica la inverside forma que no se justifica la inversin en mn en mquinasquinasespeciales. Aunque se podrespeciales. Aunque se podra plantear la fabricacia plantear la fabricacin flexible mediante unan flexible mediante unacclula de mecanizado, consideraremos que se disponelula de mecanizado, consideraremos que se dispone nicamente denicamente demmquinasquinas--herramienta convencionales y centros de mecanizado CNC (conherramienta convencionales y centros de mecanizado CNC (concontrol numcontrol numrico), por lo que la carga de piezas y fijacirico), por lo que la carga de piezas y fijacin de utillajes sern de utillajes ser

manual.manual.


1. Descripci1. Descripcin de la tarean de la tarea


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MaterialMaterial


MMquinasquinas


SeguridadSeguridad


PFPF--22

Preforma aluminioPreforma aluminioFundiciFundicin porn por

inyecciinyeccinnSobreespesorSobreespesor

Lotes medianosLotes medianos


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2. Estudio del plano2. Estudio del plano


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Para obtener esta pieza, deberemosPara obtener esta pieza, deberemos

mecanizarmecanizar cinco superficiescinco superficies en total.en total.

La superficie nLa superficie nmero 1 sufrirmero 1 sufrir variasvariasoperaciones, correspondientes a laoperaciones, correspondientes a larealizacirealizacin de losn de los segmentossegmentos y de losy de los

agujeros de ajuste con el bulagujeros de ajuste con el bulnn, por lo, por loque podemos realizar dentro de ella dosque podemos realizar dentro de ella dossubdivisiones, que corresponden a lassubdivisiones, que corresponden a lassuperficies 3 y 4.superficies 3 y 4.

A su vez, dentro de la superficie 4,A su vez, dentro de la superficie 4,deberemos mecanizar la superficie 5.deberemos mecanizar la superficie 5.

Es importante recalcar, queEs importante recalcar, que el interior delel interior delpistpistn no sern no ser necesario mecanizarlonecesario mecanizarlo,,ya que la preforma proveniente deya que la preforma proveniente defundicifundicin, ya tiene la forma adecuada yn, ya tiene la forma adecuada y

no requiriere mejor acabado superficial.no requiriere mejor acabado superficial.




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perpendicularidad de su eje

con el de la piezaACABADO23Cilndrica5

perpendicularidad de su eje

con el de la piezaRECTIFICADO21Cilndrica4

concentricidad con el eje de

la piezaACABADO2X1Cilndrica3

ACABADO421.25Esfrica2

concentricidad con el eje dela piezaRECTIFICADO82Cilndrica1

REFERENCIAACABADOCOTATIPOSuperficie

N




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MaterialMaterial


MMquinasquinas


SeguridadSeguridad


PFPF--22

TorneadoTorneadoDesbaste y acabadoDesbaste y acabado

RectificadoRectificado


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Para conformar el pistn hemos de mecanizar cinco superficies, que han sidodefinidas en el apartado anterior; a continuacin vamos a desarrollar la

operaciones que se deben realizar sobre cada superficie.Las superficies 1, 2 y 3 se realizarn en un torno de control numrico.En las superficies 4 y 5 se plantear una discusin sobre cual sera el mejor mtodo

de mecanizacin.Hacemos notar de nuevo que la preforma viene de fundicin con 2 mm. decon 2 mm. de

sobreespesorsobreespesor.

Superficie 1Superficie 1Mediante torno CNC se realizarMediante torno CNC se realizarn las siguientes operaciones:n las siguientes operaciones:1.1. DesbasteDesbaste sobre un espesor desobre un espesor de 1.5 mm1.5 mm., por lo tanto se dejan 0.5 mm. de., por lo tanto se dejan 0.5 mm. de2.2. AcabadoAcabado en el espesor deen el espesor de 0.5 mm0.5 mm..


3. An3. Anlisis de operaciones elementaleslisis de operaciones elementales


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Superficie 2Superficie 2De la misma forma que en la superficie 1 por medio de un torno CDe la misma forma que en la superficie 1 por medio de un torno CNCNC

se realizarse realizarn las siguientes operaciones:n las siguientes operaciones:1.1. Desbaste sobre un espesor de 1.5 mm.Desbaste sobre un espesor de 1.5 mm.2.2. Acabado en el espesor de 0.5 mm.Acabado en el espesor de 0.5 mm.




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Superficie 3Superficie 3Esta superficie comprende las 3 ranuras: por lo tanto habrEsta superficie comprende las 3 ranuras: por lo tanto habr que realizar unque realizar un

ranurado sobre cada una de estas.ranurado sobre cada una de estas.Esta operaciEsta operacin se llevarn se llevar se llevarse llevar a cabo en un torno CNC.a cabo en un torno CNC.




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Superficie 4 y 5Superficie 4 y 5La superficie 4 hace referencia al cajeteado cilLa superficie 4 hace referencia al cajeteado cil ndrico interior y la superficie 5 hacendrico interior y la superficie 5 hace

referencia al agujero en el que debe ubicarse el bulreferencia al agujero en el que debe ubicarse el buln.n.



A continuaciA continuacin se plantea la discusin se plantea la discusin sobre las posibles soluciones a la horan sobre las posibles soluciones a la hora

de mecanizar estas dos superficies:de mecanizar estas dos superficies:


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Mecanizado de las superficies 4 y 5 en un torno CNC conMecanizado de las superficies 4 y 5 en un torno CNC con

herramienta motorizada.herramienta motorizada.

En principio esta soluciEn principio esta solucin sern sera la ma la ms indicada puesto que se podrs indicada puesto que se podra realizar ela realizar elmecanizado de todas las superficies en la misma mmecanizado de todas las superficies en la misma mquina, torno de CNC, conquina, torno de CNC, conel consiguiente ahorro de tiempo y mayor garantel consiguiente ahorro de tiempo y mayor garanta de cotas especialmente si ela de cotas especialmente si ellote de piezas a fabricar fuera alto.lote de piezas a fabricar fuera alto.

En la prEn la prctica, para esta pieza no es posible encontrar herramientas motoctica, para esta pieza no es posible encontrar herramientas motorizadasrizadasque abarquen la distancia que mide el largo del agujero del bulque abarquen la distancia que mide el largo del agujero del buln, con lo quen, con lo quela posibilidad de realizar las superficies 4 y 5 en un torno dela posibilidad de realizar las superficies 4 y 5 en un torno de CNC conCNC conherramientas motorizadas queda descartada.herramientas motorizadas queda descartada.

Mecanizado de las superficies 4 y 5 en una fresadora CNC.Mecanizado de las superficies 4 y 5 en una fresadora CNC.

En la fresadora, empleando unas herramientas adecuadas, podrEn la fresadora, empleando unas herramientas adecuadas, podramos mecanizar lasamos mecanizar lassuperficies 4 y 5 empleando ademsuperficies 4 y 5 empleando adems un sistema con control nums un sistema con control numrico (CNC).rico (CNC).

No obstante, si elNo obstante, si el nnmero de piezas a fabricar fuera elevadomero de piezas a fabricar fuera elevado se podrse podra pensara pensaren adquirir unaen adquirir una mmquina especialquina especial que fuera capaz de cubrir losque fuera capaz de cubrir losrequerimientos de esta pieza y otras de la misma familia.requerimientos de esta pieza y otras de la misma familia.


4. An4. Anlisis de tipo de mlisis de tipo de mquinaquina--herramientaherramienta


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Mecanizado de las superficies 4 y 5 en una fresadora CN.Mecanizado de las superficies 4 y 5 en una fresadora CN.

Las mLas mquinas estquinas estndar mndar ms apropiadas para la realizacis apropiadas para la realizacin de las superficies 4 y 5n de las superficies 4 y 5son fresadoras CN o centros de mecanizado.son fresadoras CN o centros de mecanizado.

Esta soluciEsta solucin conlleva el inconveniente de tener que cambiar de mn conlleva el inconveniente de tener que cambiar de mquina paraquina paramecanizar todas las superficies del pistmecanizar todas las superficies del pistn, con la consiguiente pn, con la consiguiente prdida derdida detiempo, que se puede hacer mtiempo, que se puede hacer ms importante si se trata de fabricar un grans importante si se trata de fabricar un grannnmero de piezas.mero de piezas.

Esta opciEsta opcin tambin tambin incrementa el inventario en curso y hace necesario un mayorn incrementa el inventario en curso y hace necesario un mayorcontrol de la produccicontrol de la produccin.n.

Para lotes grandes se podrPara lotes grandes se podra pensar en una ca pensar en una clula flexible adecuada para estalula flexible adecuada para estafamilia de piezas, que integrase un torno y un centro de mecanizfamilia de piezas, que integrase un torno y un centro de mecanizado, con unado, con unrobot para la alimentacirobot para la alimentacin de ambos.n de ambos.


4. An4. Anlisis de tipo de mlisis de tipo de mquinaquina--herramientaherramienta


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MaterialMaterial


MMquinasquinas


SeguridadSeguridad


PFPF--22

Torno CNCTorno CNCFresadora CNCFresadora CNCRectificadoraRectificadora


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Tal y como se ha aclarado en el apartado anterior, operaciones elementales, es

necesario utilizar dos tipos de mquina herramientas, estas son: Torno universal (CNC) Fresadora universal (CNC)

En el torno universal realizaremos las operaciones de mecanizado de la parteexterior del pistn, mientras que en la fresadora mecanizaremos lassuperficies correspondientes a la ubicacin del buln.

Operaciones que se deben llevar a cabo en el torno: Desbaste y acabado de la superficie 1 Desbaste y acabado de la superficie 2

Ranurado de las tres ranuras pertenecientes a la superficie 3

Operaciones que se deben llevar a cabo en la fresadora: Ranurado cilndrico para obtener la superficie 4 Desbaste y acabado de la superficie 5


4. Resumen operaciones y tipos de m4. Resumen operaciones y tipos de mquinaquina--herramientaherramienta


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Torno UniversalTorno UniversalSe ha elegido este torno paralelo de control numSe ha elegido este torno paralelo de control numrico porque es capaz de tornear elrico porque es capaz de tornear el

didimetro requerido por la pieza. Debe de ser de control nummetro requerido por la pieza. Debe de ser de control numrico para que lasrico para que lasinstrucciones las realice de forma autominstrucciones las realice de forma automtica siguiendo una secuencia detica siguiendo una secuencia derdenes que se pueden introducir desde el propio monitor del tornrdenes que se pueden introducir desde el propio monitor del torno o desde uno o desde unordenador remoto conectado mediante red.ordenador remoto conectado mediante red.

CaracterCaracter

sticas del Tornosticas del Torno

Paso de barra de 32 a 110 mm.Paso de barra de 32 a 110 mm. DiDimetrometro torneabletorneable de 250 a 700 mm.de 250 a 700 mm. Distancia entre puntos hasta 2000 mm.Distancia entre puntos hasta 2000 mm. Potencia: 7Potencia: 7--3535 kWkW


5. M5. Mquinasquinas--herramienta y utillajeherramienta y utillaje


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Torno con CNC




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Procesos de fabricaciProcesos de fabricacin.n.

6. Planificaci6. Planificacin para la realizacin para la realizacin de operacionesn de operaciones

Producto fabricado con 3 operaciones tipo: torneado, fresadoProducto fabricado con 3 operaciones tipo: torneado, fresadoy rectificado.y rectificado.

En cada lEn cada lnea se dispone de 3 mnea se dispone de 3 mquinas del mismo tipo, peroquinas del mismo tipo, perono iguales.no iguales.

OP 10

OP 20

OP 30

T1 T3T2

F1 F3F2 F1 F3F2 F1 F3F2

R1 R3R2 R1 R3R2

PFPF--11

PFPF--22


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Fresadora UniversalFresadora UniversalLos principales atractivos de una fresadora de este tipo son:Los principales atractivos de una fresadora de este tipo son:Es una mEs una mquina capaz de realizar trabajos fuertes que requieren gran vigoquina capaz de realizar trabajos fuertes que requieren gran vigor yr y

energenerga. Este alto poder de mecanizado es debido a que las herramientaa. Este alto poder de mecanizado es debido a que las herramientas sons sonmultifilomultifilo, por lo que la capacidad de arranque de viruta se multiplica., por lo que la capacidad de arranque de viruta se multiplica.

Su campo de operaciSu campo de operacin es amplio y muy variado gracias a los numerosos grados den es amplio y muy variado gracias a los numerosos grados delibertad y tipos de herramientas. Ademlibertad y tipos de herramientas. Adems existen gran diversidad de accesorioss existen gran diversidad de accesoriosque permiten otros movimientos.que permiten otros movimientos.

Las fresadoras universales tienen la posibilidad de orientar tanLas fresadoras universales tienen la posibilidad de orientar tanto la mesa como elto la mesa como elcabezal.cabezal.

Este hecho, junto con todo lo mencionado anteriormente, permiteEste hecho, junto con todo lo mencionado anteriormente, permite mecanizar casimecanizar casi

cualquier tipo de superficie.cualquier tipo de superficie.

CaracterCaractersticas de esta msticas de esta mquina:quina: Recorrido de la mesa (mm): 750*500*470Recorrido de la mesa (mm): 750*500*470 Superficie de la mesa (mm): 1050*350Superficie de la mesa (mm): 1050*350 Potencia: 4.5Potencia: 4.5 kWkW




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Fresadora UniversalFresadora Universal

CaracterCaractersticas de esta msticas de esta mquina:quina: Recorrido de la mesa (mm): 750*500*470Recorrido de la mesa (mm): 750*500*470 Superficie de la mesa (mm): 1050*350Superficie de la mesa (mm): 1050*350 Potencia: 4.5Potencia: 4.5 kWkW




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Fresadora Universal con CNCFresadora Universal con CNC




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TornoTornoEn el caso del pistEn el caso del pistn, se nos presentan varias posibilidades de amarre al torno. Porn, se nos presentan varias posibilidades de amarre al torno. Por

lo tanto, en este punto se deberlo tanto, en este punto se deber realizar una nueva seleccirealizar una nueva seleccin entre variasn entre variasopciones. Para efectuarla, se deberopciones. Para efectuarla, se deber tener en cuenta la facilidad para latener en cuenta la facilidad para lasujecisujecin de la pieza, facilitar las posteriores operaciones intentandon de la pieza, facilitar las posteriores operaciones intentando minimizarminimizarlos cambios de posicionado del pistlos cambios de posicionado del pistn en su mecanizado y evitar la generacin en su mecanizado y evitar la generacinnde defectos superficiales importantes.de defectos superficiales importantes.

Antes de pasar a la siguiente fase, se deberAntes de pasar a la siguiente fase, se deber elegir la opcielegir la opcin correcta de entre estasn correcta de entre estastres:tres:


6. Utillaje6. Utillaje


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Seleccin de herramientas para el cilindrado exteriorEn este punto se tomarn los elementos necesarios, basndose en un catlogo de herramientas de tornear.

4.763.9711DCGX 11 T3 04-ALPLAQUITA

rslDESIGNACINOBJETO

0.82626125202020SDJCR/L 2020K11MANGO EXTERIOR

rf1l3l1bh1hDESIGNACINOBJETO

-6

4

-- - - -

BARRA PARA

lambd

a

l1

D21

dm

Peso(Kg)

l3

Dc mn-mx

DESIGNACINOBJETO


7. Herramientas y condiciones de corte7. Herramientas y condiciones de corte


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MaterialMaterial


MMquinasquinas


SeguridadSeguridad


PFPF--22

HerramientasHerramientasCondiciones de corteCondiciones de corte

VcVc, f,, f, apap,, RaRa,,


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8. Hoja de procesos y documentaci8. Hoja de procesos y documentacinn


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9. Programaci9. Programacin CNCn CNC

fabricacion de un piston

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