informe final soldadura

ITCR. Araya, Delgado, Rodríguez, Sánchez, Segura. Caso de

Manu factura. MI-3101 II- 2014

PLAN DE MANUFACTURA DE UN GO KART

MÓDULO DE PRECISIÓN

Andrés Araya Urbina

e-mail: [email protected]

Christian Gerardo Segura Varela


Giancarlo Rodriguez Palavicini


José Daniel Sánchez Gonzales

e-mail: josedsanchez95gmail.com

Juan Carlos Delgado Barrera


RESUMEN: Este trabajo está enfocado en un estudio completo de los diversos procesos de manufactura que se llevan a cabo en la realización de piezas para un “Go Kart”, así como sus costos y diversos análisis de producción sobre el mismo.

PALABRAS CLAVE: Cigüeñal, engranaje, manufactura, precisión.

1. INTRODUCCIÓN A continuación se explicará el proceso de manufactura del Go-Kart. Se describirán los distintos procesos que

se llevan a cabo para la elaboración de dos piezas seleccionadas del Go-Kart, el cigüeñal y el engrane de

transmisión. Se expondrán distintos puntos de este proceso; costos, tiempos de producción, materias primas,

entre otros aspectos. Se trata de una investigación teórica, basada en la exploración bibliográfica en unión a

conocimientos adquiridos a fin de obtener una aproximación real de cómo se fabricarían las piezas antes

mencionadas. La investigación no obstante presenta ciertas limitaciones que harán aún más dinámico el

trabajo:

• Aprender a utilizar softwares de diseño mecánico.

• Obtención de información que en ciertos casos es reservada para los fabricantes.

1.1 OBJETIVOS

1.1.1 Objetivo General

Definir los distintos procesos de manufactura involucrados en la elaboración del cigüeñal y engrane de

transmisión principal de un Go-Kart por medio de investigación teórica y uso de los conocimientos

adquiridos en el curso.

1.2.1 Objetivos Específicos

• Enunciar las múltiples aplicaciones que tenga un Go-Kart como elemento mecánico.

• Generar tablas de cálculos con los tiempos de fabricación del cigüeñal

• Explicar los procesos de manufactura relacionados a la elaboración de un Go-Kart básico.

• Generar los valores numéricos de los costos de fabricación del cigüeñal y el engrane del eje trasero.



• Crear los pertinentes planos para la elaboración del cigüeñal y el engrane trasero de modo

que un técnico sea capaz de elaborarlo sin problema. Aprender a utilizar softwares de

diseño mecánicos.

• Planear las etapas y estrategias para la elaboración del cigüeñal y el engrane trasero.

2. OBJETO DE ESTUDIO

Como Proyecto de Manufactura de Prototipo se realizara un Go-Kart. El nombre Go-Kart hace alusión al

objeto, significa “vamos carretillo”. Los Go-Karts son pequeño vehículos que pueden ser impulsados por un

motor o por la gravedad en pendientes. La invención de los Go-Karts se le atribuye al californiano Art Ingels.

Originalmente se llamaban Go-Karts, con el tiempo se varió a Go-Karts al tiempo que a finales del 50 una

empresa americana adaptó el motor de dos tiempos de una sierra eléctrica. Así nació el primer Go-Kart

comercial; el McCulloh MC-10. Su fin principal es el entretenimiento dado que no es un medio eficaz de

transporte. Entre los tipos de Go-Kart están los de motores de dos tiempos y los de cuatro tiempos. La

diferencia entre ellos es clara en potencia y consumo por tanto sus fines son distintos. La fama de estos

vehículos ha alcanzado su clímax en la última década con las competencias de Go-Kart y circuitos de carrera

alrededor del mundo.

El diseño del proyecto incluye un motor de aproximadamente 100 cc. El “kart” mide aproximadamente dos

metros de largo, 1.3 metros ancho y consta de 130 piezas lo que lo convierte en un objeto con cierto nivel de

complejidad a la hora tanto de diseñarlo como de construirlo. Consta de cuatro llantas dispuestas en dos ejes

principales, un manubrio, el motor, un escape de gas, un sistema de freno, el asiento y un selector de dirección

(F & R); básicamente. La complejidad del objeto hace de este no solo un reto, si no en un proyecto fascinante.

El precio de este tipo de Go-Kart en el mercado ronda los $800 EEUU. El precio se debe como se mencionó

anteriormente a la cantidad de partes y complejidad del sistema, no obstante se puede considerar como un

precio razonable. A través del trabajo se explicará con mayor profundidad la composición del vehículo así

como otros factores importantes; como el proceso de diseño, fabricación y eventual distribución en el

mercado. Dentro de estos detalles a explicar se encuentran los materiales utilizados en las piezas escogidas.

La importancia que representa este trabajo radica en el hecho de conocer y entender cómo se realizan en

la actualidad los objetos que nos rodean. En este se podrá ahondar diversos aspectos de manufactura que

servirán en la preparación teórico-práctica de los estudiantes. Del mismo modo representa un trabajo

interactivo que involucra el uso de softwares innovadores y medios avanzados con el fin de empapar al

investigador tanto como al lector de la nueva era de fabricación.

2.1 Funcionamiento

• El proyecto a realizar aquí está enfocado en un “Go Kart”. Este nombre describe a un

vehículo terrestre de 4 ruedas en donde las 2 delanteras controlan la dirección del Kart,

mientras que las traseras son las que transmiten la potencia necesaria para el movimiento.

Las partes principales de este vehículo son chasis, el motor, ruedas, la dirección y la

transmisión. Los cuales se explicaran brevemente a continuación.

• Chasis: Se considera generalmente la parte más importante de un Go kart, pues es el

“esqueleto” del vehículo y forma un ensamble entre las diversas partes del mismo.

Básicamente consiste en un conjunto de tubos soldados que forman una estructura

estable. En términos de funcionamiento, este debe ser lo suficientemente fuerte como para

brindar estabilidad al vehículo y resistir a las diversas fuerzas a las que se vea sometido.

Sin embargo también es relevante considerar el peso del mismo para mejorar la velocidad

del vehículo. Su diseño puede variar dependiendo de las características de desempeño

deseadas para el Kart como el terreno en el que se utilizara. Otras características

importantes en el diseño de un chasis son las siguientes: flexibilidad, equilibrio, altura y

rigidez.

• Ruedas: Estas son de vital importancia en la creación de un Kart, ya que son las que

permiten el movimiento del Kart. Generalmente de hacen de aleaciones de magnesio o

aluminio. Sus características y el tipo de material a utilizar para las llantas se ve

determinado por factores como temperatura, peso total del vehículo, presión, fuerzas de

frenado, tiempo de desgaste, costos, flexión, entre otros.



• Motor: Se refiere al mecanismo que transforma en energía mecánica alguna otra forma de

energía (gasolina en el caso de los Karts). El tipo de motor a utilizar se ve definido por

aspectos como la velocidad deseada, potencia, par de torsión y consumo energético de la

estructura. Sus componentes principales son: Admisión, Carburador, Bujía, Escape,

• Dirección: El sistema de dirección viene conformado por los componentes que permiten

guiar al Kart y darle la dirección. Al diseñar la dirección de un kart es importante que cumpla

con cualidades como precisión para realizar los movimientos que requiera el conductor,

comodidad y fácil manejo para el usuario. Los elementos principales que conforman este

sistema son: Volante, Columna, Varillas de dirección, Pivotes de dirección.

• Transmisión: La cadena de transmisión es el vínculo entre el motor y las ruedas del

vehículo. Esta “transmite” la potencia desde el motor hasta el eje trasero del Kart. Este

mecanismo controla las revoluciones en el motor mientras que permite que el motor no

sobrepase su límite. Este está formado generalmente por el cigüeñal, el embrague, el

conjunto piñón corona y el eje trasero.

2.2 Historia La mayoría de las creaciones, para no generalizar, del ser humano como lo son desde lo más básico

herramientas hechas con maderas, huesos y piedras hasta lo más complejo y grande como aviones,

barcos y cohetes han surgido por el hecho de saciar una necesidad, sea esta inmediata o no. En este

caso específico, el Go Kart no se exime de este caso.

Desde que el primer automóvil fue inventado, se ha tratado de realizarle mejoras día a día para

satisfacer la comodidad de sus creadores y usuarios y a la vez se trata de implementar en distintas

situaciones y escenarios que no son los primordiales para los cuales fueron creados. En la década de

1940 en los Estados Unidos de América se da esta situación con los automóviles, ya que se les comienza

a utilizar a mayor escala como un deporte en el cual los pilotos o conductores de estos artefactos (como

mínimo 2 de ellos) compiten entre ellos para probar sus destrezas y habilidades al operar esta máquina y

decidir en este caso quien domina la velocidad.

Esta nueva situación, provoca en las personas la generación de una nueva visualización y creación

de negocio, por lo cual se crean lugares aptos para realizar estas carreras, espacios especiales en los

cuales se realizan grandes inversiones y se dan hasta para espacios de publicidad y generan un ambiente

confortable a la vez, tanto para los pilotos como para los espectadores y aficionados a la velocidad. Sin

embargo, este auge no duro mucho tiempo, debido a que a finales de los años 40 e inicios de los 50, el

costo de estas carreras aumento significativamente, los pilotos profesionales pedían un mayor incentivo,

una mayor remuneración por sus servicios de entretenimiento y competición y por resguardar los riegos

que adquirieron al incursar en estas competencias. Esto, por ende hizo que se diera un alza de los boletos

para los espectadores y las competencias automovilísticas fueron en descenso. Esto se dio como una

gran oportunidad para el surgimiento de un nuevo estilo de competencia y medio para competir y así

adoptar con brazos abiertos la nueva invención de Art Ingels, el Go Kart.

El Go Kart fue inventado en el año 1956 por un constructor de autos de carrera, Art Ingels, para Kurtis

Kraft, diseñador y desarrollador de autos de carrera. Dos años después, surge Go Kart Manufacturing Co.

Como la primera compañía en el mundo en fabricar y distribuir estos llamados Go Karts. Una vez iniciado

este negocio, se inicia la aparición de nuevas empresas asociadas al caso como McCullough, el cual fue

la primera empresa dedicada a la fabricación de motores para Karts.

Así como fue con los automóviles convencionales de carrera, se inicia todo un movimiento, en la

publicidad, el negocio y surge un ente encargado de las regulaciones para la construcción de los Karts y

para la práctica de este nuevo deporte y recreación, la Federación Internacional de Kart. Se da la

expansión de este nuevo deporte hacia otros continentes debido al interés que despierta este en demás

países a lo largo del mundo, principalmente en Europa. Ejemplo de ello se da en el lejano continente

Oceanía, en Australia, en el cual se crea la Asociación Australiana de Karting, la cual se encarga de

promover las carreras de Go Kart en este país. En 1971, se crea la Asociación Mundial de Karting, como

una entidad sin ánimo de lucro para apoyar y aportar al desarrollo y expansión de este deporte.



En fin, lo que inicio como una simple distracción con máquinas sin complejidad alguna hace unas 6

décadas más o menos, hoy en día comprende una gran industria, que tiene a sus competidores, sus

espectadores, que genera un espacio de recreación y entretenimiento para las personas amantes de la

velocidad sobre ruedas y máquinas realmente complejas con los más sofisticados y variados diseños.

2.3 Sector en el que se utiliza

El Go Kart puede clasificarse en la industria dentro de la parte de la mecánica automotriz. El sector en el

que es utilizado y en el que se ha implementado no ha variado mucho desde su invención hace tantos

años ya, es utilizado para deporte y recreación. Ha adoptado también diversos usos en el transporte,

como los Karts que son utilizados en los grandes campos de golf, los cuales por sus características como

tamaño y funcionamiento son clasificados como Karts.

2.4 Partes Los principales componentes del Go Kart se mencionaron anteriormente, a continuación se muestra una vista en explosión de todas las partes que lo conforman junto a una lista con sus respectivos nombres.



Tabla 1. Lista de partes descritas

La información de la tabla se obtuvo de Grabcad y se tradujo. La descripción se referencia al conocimiento

mecánico básico.

ITEM QTY PART NUMBER DESCRIPCION

1 1 Tony Frame Sustento Básico

2 1 DIN 625 SKF 61901 Ajuste y agarre

3 1 Dirección Barra primaria para dirección

4 1 Cubo de dirección Conversión horiz-verti del giro

5 1 Volante Control de dirección

6 1 Eje de rueda anterior Sustento para las ruedas trasera, transmisor de potencia

7 4 GA-32 entrada del motor

8 4 GA_32_32__1 entrada del motor

9 1 Eje de Rueda anterior dx Sustento para las ruedas trasera, transmisor de potencia

10 2 Barra Direccional Control de dirección

11 2 Aro de Rueda posterior Sustento de las ruedas traseras

12 1 Cadena DX VERSION 2 Transmisor de potencia al engrane

13 2 Dado Hexagonal auto bloqueado Tornillo de seguridad

14 1 Dado Hexagonal auto bloqueado Tornillo de seguridad

15 1 Chasis Anterior Protección y armadura trasera

16 1 Soporte del chasis Ajuste y sustento del chasis trasero

17 44 ISO 4762 M6 x 10 Tornillo asegurador de carcasa del motor

18 4 Dado Hexagonal auto asegurado' Tornillo de seguridad

19 10 ISO 7379 10 x 20 Tornillo asegurador de carcasa del motor

20 4 Dado Hexagonal auto asegurado - Tornillo de seguridad

21 1 Nariz Anterior Estética y protección frontal

22 1 Placa bajo los pies Piso metálico en la pedalera

23 1 Tubo central Soporte en el Tony Frame

24 1 Eje 50x1040 Transmisor de potencia al engrane

25 1 Chasis Trasero Protección en la parte anterior

26 2 Cubo de Rueda posterior Ajuste y soporte de la rueda trasera

27 2 Aro de Rueda posterior Ajuste y soporte de la rueda trasera

28 1 Tanque de Gasolina Almacenamiento del combustible

29 1 Unidad de control central Medidor de RPM y relojera

30 1 Radiador Sistema de enfriado del motor

31 1 Soporte del Radiador Ajuste y soporte del radiador

32 1 Soporte de la Nariz Ajuste y soporte del chasis frontal

33 1 Cadena SX VERSION 2 Cadena de transmisión de potencia

34 3 Soporte + Asiento Asiento del chofer

35 1 Asiento Asiento del chofer

36 1 Soporte de Disco Freno Ajuste y soporte del disco de freno

37 1 Pedal Freno Activador del sistema de frenos

38 1 Pedal acelerador Inyector de combustible aceleración

39 1 bomba de freno Sistema hidráulico inyector del disco de freno

40 1 Cilindro Almacenamiento de gases

41 1 Base del freno ajuste y soporte del disco de freno

42 1 Hilo de freno Activador en forma de hilo del freno

43 1 Inyector de líquido de freno Sistema hidráulico inyección del freno

44 1 Motor 100cc Fuente de potencia por combustión

45 1 Tubo de agua refrigerante Transporte del medio refrigerante

46 1 Engrane de transmisión Central Conexión externa del cigüeñal para potencia

47 1 Filtro de Aire Mejora el aire para la combustión adecuada

48 1 Cadena 1 Medio de transmisión de potencia

49 1 Tubo de refrigerante Transporte del medio refrigerante

50 1 Colector Sistema de recolección de gases

51 1 Mufla Medio de salida de gases desechados



52 1 Soporte de la mufla Ajuste y soporte de la mufla

53 2 DIN 478 M8 x 16 Sustento y soporte de seguridad

54 1 Soporte de direccion_1 Ajuste y soporte del sistema de dirección

55 1 Soporte del Tanque Ajuste y soporte del tanque de combustible

56 1 Soporte de la Nariz Alto Ajuste y soporte del chasis frontal

57 1 Tubo Gasolina Medio de transporte del combustible al motor

58 1 Activador de Disco de Freno Sistema hidráulico de frenos

3. PROTOTIPO

Para este caso de manufactura se han seleccionado dos piezas del diseño de un go kart. La primera es un

cigüeñal para un solo pistón que posee un eje estriado que permite la colocación de un piñón para; por medio

de una cadena, transmitir la energía al eje trasero del go kart.

Figura 1. Cigüeñal de un pistón – Go Kart

La segunda pieza elegida es un engranaje que está unido al eje trasero del go kart que tiene la función de

recibir la energía entregada por el motor y transmitida por la cadena y entregarla al eje trasero para así generar

el movimiento del go kart.

Figura 2. Engranaje de transmisión – Go Kart



Figura 3. Ensamble de transmisión – Go Kart

En cuanto a la primera pieza, el cigüeñal, con base en las investigaciones realizadas, se determinó que en

la gran mayoría de los casos los cigüeñales están conformados por aceros con un contenido de carbono

aproximado a 0.60% por lo que son aceros de alta dureza debido a su alto contenido de carbono, también se

encontró que algunos estaban hechos con aceros como acero AISI 1045, cuyo porcentaje de contenido de

carbono es menor y por ende poseen menor dureza; sin embargo éstos eran tratados térmicamente para

mejorar las propiedades mecánicas.

Por otra parte, para ese tipo de piezas mecánicas es necesario que tengan un excelente acabado superficial

y precisión dimensional, como se muestra en la siguiente tabla. Principalmente, las muñequillas de los

cigüeñales deben tener un acabado superficial de excelente fineza y calidad, aproximadamente de Ra µ 0.2.

Ya que la muñequilla del cigüeñal es la parte donde se coloca la biela para conseguir la conexión entre el

cigüeñal y el pistón y esta unión debe ser lo suficientemente fuerte y ajustada para mantener el sistema

correctamente unido pero también debe permitir el movimiento o giro de la biela alrededor de la muñequilla,

por esta razón las muñequillas deben tener excelente acabado.

Figura 4. Partes del cigüeñal y ubicación de muñequilla.



Figura 5. Tabla de acabados superficiales. (Martínez, 2001)

Como fue mencionado anteriormente, la precisión dimensional de estas piezas mecánicas debe ser muy

buena, ya que debido a los esfuerzos y trabajos a los que están sometidas, es fácil que un error en la

dimensión pueda ocasionar un daño grave. Estas piezas deben ser capaces de mantener uniones mecánicas

con excelente calidad y para eso, sus dimensiones tienen que ser exactas. Según se investigó en algunas

empresas rectificadoras de motores y ese tipo de operaciones, la tolerancia máxima admitida para un cigüeñal

es de 0.005mm ósea 5 milésimas de milímetro. Para lograr este tipo de dimensiones y tolerancias tan finas

es necesario utilizar equipos especiales de alta precisión, como lo son los tornos y las fresadoras.

Para manufacturar el cigüeñal se utilizará un torno de precisión para formar toda la pieza a partir de una

barra sólida de metal, será necesario realizar la operación de torneado excéntrico para poder hacer la

muñequilla en el torno. Además se utilizara una fresadora para realizar las estrías en la parte del eje estriado,

para posteriormente colocar un piñón para transmitir la energía a las ruedas traseras del go kart. El material

a utilizar será acero AISI 4140, y es suministrado en Costa Rica por la empresa SUMITEC.

En cuanto a la segunda pieza, el engranaje o disco dentado; con el disco de metal que se va a utilizar se

procede a realizar la parte dentada y los orificios, esto se puede realizar con una fresadora. El orificio central

también se podría hacer por medio del taladrado y del torneado, este último aprovechando la forma circular

que tiene la pieza. Los procesos anteriormente mencionados son posibles de automatizar para mayor

precisión y velocidad, este tipo de disco es muy utilizado en múltiples aplicaciones por lo cual si se da una

fabricación en masa.

La fresa se utiliza por su versatilidad para realizar trabajos de corte con formas. Ésta máquina es de

movimiento continuo para mecanizar materiales por medio de la herramienta de corte llamada fresa. (Escuela

Colombiana de Ingeniería, 2007)



El taladrado utiliza el principio de perfora o hacer agujeros, produce gran cantidad de virutas, produce mucha

potencia y en este caso se puede utilizar para realizar los agujeros de sujeción o agujeros que no tengan un

diámetro muy grande, de caso contrario se podría utilizar la fresadora. (Escuela Colombiana de Ingeniería,

2007)

El torneado se caracteriza por trabajar con materiales cilíndricos, en el torno la pieza o barra gira mientras

se realizan procesos corte o formado. Para formar el disco dentado se podría utilizar pero dependiendo de la

forma que este tenga, en este caso no sería de gran utilidad porque lleva una pieza de sujeción en el agujero

del centro, por lo que no es totalmente circular.

El material de la pieza debe ser resistente porque ésta es la responsable de darle la tracción al go kart por

lo que soporta fuerzas muy elevadas, además de utilizar un material con una alta maquinabilidad debe ser

duro y en la medida de lo posible liviano.

El material utilizado para esta pieza puede ser el acero grado maquinaria AISI 1018, posee un bajo - medio

grado de carbono, alta soldabilidad y una maquinabilidad (76%) mayor que otros aceros con grados mayores

de carbono, lo cual los hace adecuado para componentes de maquinaria. Los usos típicos de este acero son

pines, rodillos, piñones, pasadores, entre otros. (SUMITEC, (s.f.))

Lograr una cierta tolerancia o rugosidad superficial se da en función de los procesos de manufactura usados.

Algunos procesos son intrínsecamente más precisos que otros, la mayoría son bastante precisos, capaces

de lograr tolerancias de hasta ±0,05 mm y algunas logran mejores tolerancias que ésta. La tolerancia que se

debe especificar es una función del tamaño de la pieza, entre mayor tamaño requieren tolerancias mayores.

(Groover, 1997)

Tabla 1. Algunos límites típicos de tolerancias basados en la capacidad de los procesos de manufactura.

(Groover, 1997)

Maquinado: Diámetro (mm): Tolerancia (mm):

Taladrado 6 - 25 (+0,08;-0,03) - (+0,13;-0,05)

Fresado - (±0,08)

Torneado - (±0,05)

Abrasivo: Diámetro (mm): Tolerancia (mm):

Esmerilado - (±0,008)

Abrillantado - (±0,005)

Rectificado - (±0,005)

En cuanto a la tolerancia, por los métodos utilizados, por cada 10 mm de tamaño de la pieza posee una

tolerancia de 1 mm.

Los procesos de manufactura determinan el acabado de la superficie y la integridad superficial. Algunos

procesos producen mejores acabados que otros, entre mejor acabado en la superficie se le quiera dar a la

pieza mayor será su costo de producción ya que se requiere mayor tiempo y ejecutar otras operaciones para

lograrlo. Algunos de los procesos que se realizan para un acabado son el rectificado, pulido y abrillantado.

Tabla 2. Rugosidad superficial por varios procesos de manufactura. (Groover, 1997)

Maquinado: Acabado típico de la superficie:

Perforado Bueno

Taladrado Mediano

Fresado Bueno

Torneado Bueno

Abrasivo: Acabado típico de la superficie:

Rectificado Muy bueno

Abrillantado Excelente

Pulido Excelente

Para el disco dentado no se necesitan acabados excelentes ya que es una parte mecánica que no está a la

vista y un acabado bueno, que no se acerque a la excelencia, no altera su funcionamiento. Si se le da mucho

énfasis en aplicarle procesos extra y mejorar la manera en la que se ve se puede aumentar mucho en los

costos y tiempos de producción.



4. ESTRATEGIA DE MANUFACTURA

Acero maquinaria AISI 4140 La materia prima (acero AISI 4140) suministrada por el distribuidor existe en una gran cantidad de diámetros,

el menor que se puede conseguir es de 13 mm y el mayor es de 280 mm. Tomando en cuenta que se van a

utilizar barras cilíndricas. (Sumitec, s.f.)

Debido a las especificaciones de las piezas que se necesitan fabricar se va a utilizar una barra con diámetro

de 100 mm y la otra de 210 mm ya que son los que cumplen con las medidas para realizar las operaciones,

como por ejemplo el desbaste y acabado, que además al terminar de remover el material se obtengan las

características que se quieren para las piezas finales.

Parámetros de corte (para el torneado) El torneado es el proceso más utilizado para la fabricación de las piezas.

Hay que tomar en cuenta cuatro parámetros, éstos son:

Velocidad de corte (Vc)

Velocidad de rotación de la pieza (N)

Avance (f)

Profundidad

(Escuela Colombiana de ingeniería, 2007)

Para calcular las RPM existe la fórmula:

N = K Vc / Øπ N: Velocidad angular RPM.

Vc: Velocidad de corte m/min o pie/min.

Ø: Diámetro de la pieza mm o pulg.

K: 1000 si las otras unidades están en mm y m/min o 12 si

Están en pulg y pie/min.

Por lo tanto en la fabricación de las piezas se necesita realizar los cálculos respectivos, la velocidad de corte

en acero para maquinaria en desbaste corresponde a 27 m/min y en acabado 30 m/min.

Para el cigüeñal en desbaste:

RPM = 75 * 1000 / (100 * π) = 238,7324 = 239 rev/min

Para el cigüeñal en acabado:

RPM = 50 * 1000 / (93 * π) = 171,1343 = 171 rev/min

Para la corona en desbaste:

RPM = 75 * 1000 / (210 * π) = 113,6821 = 114 rev/min

Para la corona en acabado:

RPM = 50 * 1000 / (202 * π) = 78,7896 = 79 rev/min

Existe una mejor manera para no sacar este cálculo una y otra vez cuando se realizan varias operaciones

seguidas. La mejor manera es utilizar desde el inicio el diámetro promedio, se necesita conocer los diámetros

inicial y final. A la suma de estos diámetros dividido entre dos se le conoce como diámetro promedio.

Estos cálculos son una manera de ejemplificar la fórmula, sin embargo, más adelante se calcularán de nuevo

para cada uno de los procesos a los que se va a someter cada pieza.

Elementos de sujeción Para la sujeción de las herramientas se utiliza el mandril o Chuck y si el largo del cilindro es mucho mayor

que el diámetro del mismo se debe utilizar el contrapunto. Dependiendo del trabajo que se le esté realizando

a la pieza también sería posible utilizar lunetas fijas o móviles para darle un mayor soporte a esta.

En este caso en específico el mejor Chuck para utilizar es el de cuatro mordazas con ajuste independiente.

La primera razón es que en el proceso de estas piezas se remueve mucha cantidad de material que produce

fuerzas entre la herramienta de corte y el material, por esto se necesita que esté bien sujeto, la segunda razón

es que durante la elaboración de las piezas se va a realizar un torneado excéntrico que se puede utilizando

este Chuck mas no el otro tipo que existe de mordazas autocentrantes.



Naturalmente se deben tener cuidados al montar la pieza porque el Chuck que se va a utilizar presenta

algunos problemas o debilidades con respecto al otro, sin embargo se pueden corregir mediante algunas

buenas prácticas de trabajo.

El contrapunto en este caso solo es necesario en la elaboración del cigüeñal por que se realiza a partir de

una barra muy larga. En el caso de la corona no es realmente necesario por la longitud de esta pieza que es

muy poca.

Las lunetas sólo se podrían utilizar en las primeras operaciones de desbaste y acabado, cuando se obtienen

cilindros perfectos por lo que en la realización de estas piezas no es necesario el uso de estas herramientas.

Número de pasadas El número de pasadas (NP) se da de la profundidad a remover de la pieza (y) entre la profundidad de corte

(p).

NP = y / p

Anteriormente se había definido “p”, por lo que podemos sustituir en la ecuación para obtener:

NP = Do-Df / 2*p

Con estas fórmulas se definirá posteriormente los valores necesarios para la manufactura de las piezas,

debido a que se someten a muchos procesos de remoción de material y el cálculo se debe modificar con cada

proceso que se realice.

5. CALCULO DE TIEMPOS

Estimación de tiempos de maquinado para el cigüeñal.

Tabla 2. Tiempos de corte y acabados

n° Operación Vc Tp

m/min min

1

Trabajo previo 75 2.31

Careo

2 Acabado

Operación 2

50 1.22

3 Acabado

Operación 3

50 0.12

4 Acabado

Operación 4

50 4.15

5 Acabado

Operación 5

50 1.9

6 Acabado

Operación 6

50 0.12

7

Acabado Operación

7 (Excéntrico)

50 0.26

8 Acabado Fresado

75 2.7

Tiempo total

12.78



Nótese que la tabla únicamente exponía el tiempo que tarda el corte de la pieza en distintas etapas del

proceso de manufactura. Por esta razón y por estudios previamente realizados por entes superiores se

determinó que en este caso los 12.78 min (12:46 min) corresponde únicamente al 60% del tiempo empleado

en la pieza. Así sumando el restante 40% se obtiene un total de 21.33 min (21:10 min) de tiempo total

empleado sobre la pieza. Este 40% incluye el tiempo que el empleado tarda en colocar la pieza en las distintas

posiciones, así como otras distracciones o contratiempos menores que surjan durante el proceso.

6. CÁLCULO DE COSTOS

Los datos obtenidos del costo de fabricación de cada una de las piezas asignadas, las cuales son el cigüeñal

y la corona, se exponen a continuación en la siguiente tabla:

Pieza Costo de

fabricación Costo de fabricación por hora

cigüeñal ₡200 000 ₡562 587

corona ₡150 000 ₡514 285

Las dos piezas mencionadas anteriormente fueron cotizadas en la empresa “Taller Rojas Industrial Precisión

y Soldadura S.A., el cuál brindó el precio de la manufactura de cada una de las piezas. El precio del costo de

cada una de las piezas por hora fue calculado directamente con los datos obtenidos del cálculo de la duración

total de la fabricación de cada pieza y el porcentaje del precio de fabricación efectivo de cada una de las

piezas, el cual es un 60%. Con estos datos se obtiene y aplica la fórmula:

𝒄𝒐𝒔𝒕𝒐 𝒅𝒆 𝒇𝒂𝒃𝒓𝒊𝒄𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 ÷ 𝒕𝒊𝒆𝒎𝒑𝒐 𝒅𝒆 𝒇𝒂𝒃𝒓𝒊𝒄𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 × 𝟔𝟎 = 𝒄𝒐𝒔𝒕𝒐 𝒇𝒂𝒃𝒓𝒊𝒄𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒑𝒐𝒓 𝒉𝒐𝒓𝒂

7. CONCLUSIONES

Los Go-Karts tienen como principal función el entretenimiento, no obstante son ampliamente

utilizados como medio de transporte al ser adaptados como carritos de golf o Dune Buggies.

Se obtuvieron los adecuados tiempos de fabricación del cigüeñal para el Go-Kart, siendo este de

21.3 min totales en producción.

Por medio de procesos sencillos de torneado y fresado se pueden obtener perfiles como los

necesarios para la elaboración de un cigüeñal o un engrane de transmisión de potencia requeridos

por un Go-Kart

Con ayuda profesional se pudo determinar un aproximado del costo de fabricación de elementos

como un cigüeñal y un engrane de potencia en talleres costarricenses.

Si bien los precios no son muy elevados, se pueden obtener perfiles parecidos en repuestos que

cumplan los requisitos necesarios a precios que no superan el 20% del precio por fabricación

individual

Con la ayuda de Cados se pudieron realizar los planos adecuados para la realización precisa del

cigüeñal y engrane de transmisión trasero tomando en cuenta ajustes y tolerancias del caso.



Gracias al conocimiento adquirido en el curso se pudieron determinar paso a paso las estrategias de

manufactura para ambas piezas de modo que se puedan solicitar a un taller.

A pesar de que inicialmente se consideró utilizar un Acero 1018 se replanteo la idea con el acero

4140 dado que se notó que es un elemento sometido a elevadas fuerzas, por tanto debía ser

resistente mecánicamente.

8. REFERENCIAS

Gerdau. (s.f.). Gerdau. Recuperado el 26 de 09 de 2014, de

Gerdau: http://www.gerdau.es/archivos/descargas/Ciguenales_-castellano-_2013_05_05_00_51_16.pdf.

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9. ANEXOS Anexo 1

(Croquis)

Fases de Maquinado

No Parte

1

Nombre: Cigüeñal Empresa: TEC Material: Acero 4140

Op 1

Máquina

Torno

Soporte y montaje Chuck de 4 mordazas.

Descripción: Trabajo previo.

Diámetro: 100mm

Longitud: 163.5

Se realiza un trabajo previo

de careo partiendo de la

materia prima de 165mm de

longitud y 100 mm de

diámetro. Se trabaja a 86

Rev./min. Se realiza una

sola pasada de 1.5mm de

profundidad.

Croquis:

Op 2

Máquina

Torno


Descripción: Acabado

Diámetro: 12mm.

Longitud: 28 mm.

A una velocidad de 96

rev/min. Se hacen 14

pasadas con una

profundidad de 2mm.

Croquis:



Op 3

Máquina

Torno

Soporte y montaje

Chuck de 4 mordazas.


Diámetro: 7.5 mm.

Longitud: 16 mm.

A una velocidad de 96 rev/min. 4 pasadas de 4mm de profundidad.

Croquis:

Op 4

Máquina

Torno

Soporte y montaje



Diámetro: 8 mm

Longitud: 119.5 mm A una velocidad de 86 rev/min. Se realizan 15 pasadas de 8 mm de profundidad.

Croquis:

Op 5

Máquina

Torno

Soporte y montaje



Diámetro: 12mm.

Longitud: 55 mm.

En este punto se trabaja con la segunda mitad de la pieza. A una velocidad de 96

rev/min. Se hacen 11

pasadas con una

profundidad de 5mm.

Croquis:



Op 6

Máquina

Torno



Diámetro: 7.5 mm.

Longitud: 16 mm.


rev/min. Se hacen 4

pasadas con una

profundidad de 4mm.

Croquis:

Op 7

Máquina

Torno

Soporte y montaje

Chuck de 4 mordazas y un calzo de 22.5mm de grosor.


Diámetro: 15mm.

Longitud: 16 mm.

Se realiza tornado excéntrico.


rev/min. Se hacen 4

pasadas con una

profundidad de 4mm.

Croquis:

Op 8

Máquina

Fresa

Soporte y montaje:


Longitud: 28 mm.


rev/min. Se realiza el eje

estriado con una

profundidad de 2mm.

Croquis:



Anexo 2 (plano corona)



Anexo 3 (plano cigüeñal)

informe final soldadura

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