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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD PROFESIONAL TICOMAN

INGENIERIA AERONAUTICA

SEMINARIO DE TITULACIÓN

“MODELADO, DISEÑO, CONTROL Y MANUFACTURA DE ELEMENTOS MECANICOS”

“MODELADO, DISEÑO Y ANALISIS TEORICO PRACTICO DE UNA PRENSA DE BANCO”

REPORTE FINAL DE INVESTIGACIÓN

PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO EN AERONAUTICA

P R E S E N T A: C. DAVID CORTÉS VILLAR

GIBRAN CONSUELOS SALAS

MEXICO D.F. 07 de septiembre de 2006

ÍNDICE

Introducción Objetivo Generalidades Marco Teórico Consideraciones Generales de Diseño Glosario Técnico

Sistema De Unidades Y Convención De Signos. Capitulo I Matlab Graficas y Funciones Capitulo II Mechanical Proceso de Modelado Capitulo III CNC y Manufactura Conceptos Generales de Maquinado Descripción y partes del Torno Características y tipos de Herramientas utilizadas en el Torno Descripción y partes de la Fresadora Características y tipos de herramientas utilizadas en la Fresadora. Descripción y partes del Taladro Características y tipos de Herramientas utilizadas en la Fresadora Maquinas Herramientas de Control Numérico Componentes de las MHCN Herramientas en las MHCN El programa MASTER CAM Fresadora de Control Numérico Capitulo IV ANSYS Alcance de Ansys Generalidades Técnicas del Aluminio Consideraciones Teóricas Factor de Seguridad Análisis de Fuerzas Analisis de las Piezas Trabajando en ANSYS Capitulo V Extensometría Preparación de la superficie para el pegado del Extensómetro Preparación de superficies Ubicación y Procedimiento Datos Obtenidos Conclusiones Bibliografia

Ingeniería Aeronáutica Diseño, Modelado, Control Diseño de Prensa de Banco Mecánica. y Manufactura de Elementos Mecánicos

INTRODUCCIÓN

El diseño, modelado e ingeniería asistidos por computadora son los temas que se exponen en este reporte técnico, así como la parte de manufactura y producto terminado de manera que se mostrará el proceso completo desde la concepción hasta llegar al producto final donde se determinara la resistencia de material por medio de diferentes métodos de análisis.

OBJETIVO El objetivo general del presente reporte es mostrar los elementos necesarios para la elaboración de un proyecto de diseño y todo lo que con lleva, tomando en cuenta desde el propósito de su creación hasta la comprobación de su funcionamiento y la medición de su resistencia, esto con el objetivo de comparar los resultados mostrados mediante el análisis con las herramientas de software contra los resultados obtenidos mediante el método de campo, el proceso en general terminara por comprobar el esfuerzo ultimo de cedencia ya que se llevara el proyecto al limite de su capacidad y más, para poder ofrecer un resultado que se traduzca en datos de resistencia verdaderos y comprobados que tendrán como función el otorgar datos de operación óptimos. El proceso de realización involucra ayuda de computación como ya se ha mencionado y manufactura mediante maquinas herramientas de manera que el desarrollo del proyecto se expondrá desde la parte matemática hasta la manufactura.

David Cortés Villar / Gibrán Consuelos Salas 1


GENERALIDADES: La esencia de la ingeniería es la utilización de los recursos y de las leyes de la naturaleza para beneficiar a la humanidad. El diseño es parte fundamental de la ingeniería; trata de la concepción diseño, desarrollo refinamiento y aplicación de las maquinas y los aparatos mecánicos de todas clases. La ingeniería profesional, trata de solucionar problemas prácticos, para ello se requiere de conocimientos empíricos y el criterio ingenieril. Por ejemplo, los científicos no entienden del todo los procesos de combustión o la fatiga del metal, pero los ingenieros usan lo que si entienden para desarrollar motores de combustión de gran utilidad. A medida que aumentan los conocimientos científicos, los ingenieros plantean mejores soluciones a los problemas prácticos. Además el mismo proceso de resolver problemas ingenieriles señala aquellas áreas de la ciencia donde es particularmente deseable una investigación mas intensa. Un ingeniero no es un científico cuyo principal interés sea descubrir hechos científicos básicos, mas sin embargo frente a un problema urgente y concreto, se hace uso de los conocimientos científicos complementándolos con la información que tenga y el criterio profesional. La mayoría de los problemas de diseño en la ingeniería mecánica no tiene una respuesta correcta única. El diseñar un refrigerador domestico puede implicar un sin numero de diseños aceptables, ninguno de los cuales se puede considerar que sea una respuesta incorrecta. Pero entre las respuestas correctas algunas son obviamente mejores que otras, debido a que reflejan un conocimiento mas complejo de la tecnología en la que se basan, como son; un concepto mas ingenioso del diseño básico, un uso mas efectivo y económico de la tecnología de producción existente, una apariencia más estética y agradable, etcétera. Las consideraciones técnicas del diseño de partes mecánicas se centran en dos áreas principales de atención:

• Las relaciones de esfuerzo-deformación-resistencia que involucran las propiedades globales de un elemento sólido.

• Los fenómenos superficiales que abarcan la fricción, lubricación, desgaste y deterioro provocado por el ambiente.

Además de los tradicionales elementos fundamentales de las consideraciones económicas y tecnológicas, en cuanto al diseño, mejoramiento de los sistemas y partes mecánicas, el ingeniero moderno debe estar interesado cada vez más en la seguridad, ecología y calidad de vida global.



Consideraciones de Seguridad. La seguridad personal es un aspecto que los ingenieros han tenido siempre en mente, pero que ahora demanda mayor atención. El primer paso para desarrollar habilidades ingenieriles en el área de seguridad, es poder llegar a percibir su importancia. La seguridad de un producto es un tema que preocupa ahora a muchos legisladores, abogados, jueces, jurados, ejecutivos de seguros, etc. Pero ninguna de estas personas puede contribuir a la seguridad de un producto. Es el ingeniero quien debe llevar a cabo el desarrollo de productos seguros. La seguridad es inherentemente un punto relativo, y deben hacerse juicios de valor con respecto al ajuste equilibrado entre la seguridad, costo, peso, etc. Después de al percepción, el segundo punto principal de la ingeniería de seguridad es el ingenio. El ingeniero debe tener bastante imaginación e ingenio como para anticipar las situaciones potenciales de riesgo relacionadas con el producto. Una vez que el ingeniero percibe suficientemente los aspectos de seguridad, y los acepta como un desafió a su imaginación e ingenio, hay ciertas técnicas y criterios que ayudan frecuentemente:

1. Revisar el ciclo total de vida del producto. 2. Tener la certeza de que las medidas de seguridad representen un

enfoque equilibrado. 3. Hacer de la seguridad un característica integral del diseño. 4. Úsese un diseño de protección en caso de falla cuando sea factible. 5. Verificar las normas del gobierno y las publicaciones técnicas

pertinentes. 6. Colocar señales de todos los riesgos que permanecen después de que

el diseño se ha hecho lo mas seguro posible. La ingeniería de seguridad incluye básicamente aspectos que no son técnicos, pero que son importantes para la gente interesada. Los ingenieros deben estar alerta sobre esos aspectos para que sean eficaces sus esfuerzos relacionados con la seguridad. Capacidades y características de la gente, tanto fisiológicas como psicológicas. Comunicación. Cooperación.



Consideraciones Ecológicas. Las personas dependen del medio para obtener aire, agua, alimento y materiales para vestido y abrigo. En una sociedad primitiva, la naturaleza reciclaba los desechos producidos por el hombre para usarlos repetidamente. Cuando se introdujeron los drenajes abiertos y tiraderos, la naturaleza ya no pudo recuperar y reciclar dichos desperdicios dentro de los periodos normales de tiempo, con lo que se interrumpieron por lo tanto los ciclos naturales. Los sistemas tradicionales de economía hacen posible que los productos se produzcan en masa y se vendan a precios que frecuentemente no representan el costo verdadero a la sociedad en cuanto al consumo de recursos y daño ecológico. Ahora que la sociedad es más sensible a este problema, los requisitos legales y las medidas mas apegadas a la realidad del costo “total” determinan el diseño de ingeniería. Uno de los objetivos ecológicos de la ingeniería en forma simple seria:

• Utilizar materiales tales que el reciclaje sea barato dentro de periodos razonables de tiempo, sin causar contaminación en el aire y el agua.

• Reducir al mínimo el consumo de fuentes de energía no reciclables, tanto para conservar estos recursos como para disminuir al mínimo la contaminación térmica.

• Reducir al mínimo el ruido. Al igual que con las consideraciones de seguridad, es mucho más difícil que el ingeniero resuelva los problemas ecológicos que los que tratan temas como esfuerzo y deflexión. Puntos ecológicos a considerar para el diseño.

1. Considérense todos los aspectos del objetivo básico de diseño. 2. Reflexionar sobre los conceptos globales que se incorporan en el

diseño. 3. Diseñar para reciclar. 4. Selecciónese los materiales teniendo en cuenta los factores ecológicos. 5. Considérese los factores ecológicos cuando se especifica el proceso. 6. El embalaje es un área importante de conservación de recursos y

reducción de la contaminación



Consideraciones sociológicas. La solución de cualquier problema de ingeniería inicia por definirlo claramente, es decir en términos más amplios. Por lo que es necesario pensar en término más específicos: ¿Como se puede beneficiar a la humanidad? ¿Con qué regla se puede medir tales beneficios? La formulación de definiciones precisas de los objetivos del problema, y el diseño de medios para medir los resultados están dentro del campo especial del ingeniero. El objetivo básico del diseño de ingeniería, así como de otras búsquedas del hombre, es mejorar la calidad de vida dentro de nuestra sociedad, y que puede medirse en términos de un índice de calidad de vida (ICV). Un ingrediente básico de la sociedad humanan es el cambio. Los ingenieros deben de tratar de entender no solamente las necesidades presentes de la sociedad, si no también la dirección y rapidez de los cambios especiales que ocurren. Además se debe tratar de entender la influencia de la tecnología, de los productos mecánicos y sistemas de producción relacionados en particular, en estos cambios.



MARCO TEÓRICO La maquina utilizada para la mayoría de las operaciones de trabajo en frió y algunos en caliente, se conoce como prensa. Consiste de un bastidor que sostiene una bancada y un ariete, una fuente de potencia, y un mecanismo para mover el ariete linealmente y en ángulos rectos con relación a la bancada. Una prensa debe estar equipada con matrices y punzones diseñados para ciertas operaciones específicas. La mayoría de operaciones de formado, punzonado y cizallado, se pueden efectuar en cualquier prensa normal si se usan matrices y punzones adecuados. Las prensas tienen capacidad para la producción rápida, puesto que el tiempo de operación es solamente el que necesita para una carrera del ariete, mas el tiempo necesario para alimentar el material. Por consiguiente se pueden conservar bajos costos de producción. TIPOS DE PRENSAS Y SU CLASIFICACION No es muy correcto llamar a una prensa, prensa dobladora, prensa de repujado, o prensa cortadora, entre otras, pues los tres tipos de operaciones se pueden hacer en una maquina. A algunas prensas diseñadas especialmente para un tipo de operación, se le puede conocer por el nombre de la operación, prensa punzonadora o prensa acuñadora. La clasificación esta en relación a la fuente de energía, ya sea operada manualmente o con potencia. Las maquinas operadas manualmente se usan para trabajos en lamina delgada de metal, pero la mayor parte de maquinaria para producción se opera con potencia. Otra forma de agrupar a las prensas, esta en función del número de arietes o los métodos para accionarlos. Los tipos más generales de clasificación de prensas son los siguientes:

A. Fuente de energía 1. Manual 2. Potencia

a) Mecánica b) Vapor, gas, neumática. c) Hidráulica

B. Ariete 1. Vertical de simple efecto 2. Vertical de doble efecto 3. En cuatro correderas 4. De configuración especial



C. Diseño del bastidor

1. De banco 2. Inclinable 3. De escote 4. De puente 5. De costados rectos 6. Yunque 7. Columna

D. Métodos de aplicación de potencia al ariete 1. Manivela 2. Leva 3. Excéntrica 4. Tornillo de potencia 5. Cremallera y piñón 6. Junta articulada 7. Hidráulica 8. Palanca acodillada 9. Neumática

E. Propósito de la prensa 1. Cizallas de escuadra 2. Cizallas de circulo 3. Dobladora 4. Punzonado 5. Extruido 6. Empalmado 7. Enderezado 8. Forzado 9. Acuñado 10. De transferencia 11. Roedora 12. Estirado 13. Revólver 14. Forja

Para seleccionar el tipo de prensa a usar en un trabajo dado, se deben considerar: El tipo de operación a desarrollar, tamaño de la pieza, potencia requerida, y la velocidad de la operación. Para la mayoría de las operaciones de punzonado, recortado y desbarbado, se usan generalmente prensas del tipo manivela o excéntrica. En estas prensas, la energía del volante se puede transmitir al eje principal, ya sea directamente o a través de un tren de engranes. La prensa de junta articulada se ajusta idealmente a las operaciones de acuñado, prensado o forja. Tienen una carrera corta y es capaz de imprimir una fuerza extrema.



CONSIDERACIONES GENERALES DE DISEÑO GLOSARIO TÉCNICO FUERZA.- Se denomina fuerza a cualquier acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo, es decir, de imprimirle una aceleración. La aceleración que experimenta un cuerpo es, por definición, proporcional a la fuerza que actúan sobre él. Esta afirmación se resumen en la Ley Fundamental de la Dinámica o Segunda Ley de Newton:

COMPRESION.- El esfuerzo de compresión es una presión que tiende a causar una reducción de volumen. Cuando se somete un material a una fuerza de flexión, cizalladora o torsión actúan simultáneamente fuerzas de torsión y compresión. ESFUERZO.- el esfuerzo se define como la fuerza resultante de una distribución de tensiones internas sobre un área específica. El esfuerzo cortante sobre una superficie plana Σ es igual a la integral de las tensiones t sobre ése área plana. ESFUERZO CORTANTE.- que viene dada por la resultante de tensiones cortantes τ, es decir, tangenciales, al área para la cual pretendemos determinar el esfuerzo cortante. ESFUERZO NORMAL.- que viene dada por la resultante de tensiones normales σ, es decir, perpendiculares, al área para la cual pretendemos determinar el esfuerzo normal. FLEXIÓN.- La flexión es el tipo de deformación que presenta un cuerpo que tiende a doblarse en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. MOMENTO.- Se denomina par o momento de una fuerza F (aplicada en un punto A) con respecto a un punto B, al producto vectorial de la fuerza aplicada por el vector AB. MOMENTO DE INERCIA.- El momento de inercia o inercia rotacional es una magnitud da cuenta como es la distribución de masas de un cuerpo o un sistema de partículas alredor de uno de sus puntos. Este concepto, desempeña en el movimiento de rotación un papel análogo al de masa inercial en el caso del movimiento rectilíneo y uniforme TENSION.- se denomina tensión al esfuerzo a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas opuestas que tienden a estirarlo



En la mayoría de los diseños de ingeniería se hacen varias consideraciones, por lo que el ingeniero tiene que utilizar todos sus conocimientos para establecer cuales son más importantes. Es de gran ayuda listar organizadamente las categorías principales. A. Consideraciones tradicionales

1. Para todo el cuerpo de la parte: a. resistencia b. deflexión c. peso d. tamaño

2. Para las superficies de las partes: a. desgaste b. lubricación c. corrosión d. fuerzas de fricción e. calor generado por fricción

3. costo B. Consideraciones modernas

1. Seguridad 2. ecología (tierra, agua, aire, contaminación térmica; conservación de

recursos; ruido) 3. calidad de vida

C. Consideraciones diversas

1. confiabilidad y facilidad de conservación técnica. 2. estética.

SISTEMA DE UNIDADES Y CONVENCIÓN DE SIGNOS. En la actualidad los ingenieros deben de poder trabajar con el sistema Ingles, Métrico, así como con el SI de unidades. Los cuatro conceptos fundamentales de cualquier sistema de unidades son fuerza, masa, longitud y tiempo. Se designan estas por F, m, L y T, respectivamente En este trabajo se ocupara el “Sistema Internacional de Unidades” y su notación y simbología será la mostrada en la Tabla-0.1



Propiedad Unidad Símbolo. Básicas. Longitud Metro m. Masa Kilogramo Kg Tiempo Segundo s. Área Metro cuadrado m2 Volumen Metro cúbico m3 Compuestas. Fuerza N

2smKN ⋅=Newton

2mNPa =

Pa Presión.

Pascal Físicas y mecánicas. Momento de Inercia. Metros a la cuarta m4

σEsfuerzo Pascal Módulo de elasticidad Pascal E

GMódulo de elasticidad al corte Pascal

νRelación de Poisson (nu) Adimensional

TABLA-0.1 Así mismo, para facilitar el manejo de unidades en las operaciones que se han de realizar, se emplearán los múltiplos y submúltiplos del sistema internacional de unidades, con sus prefijos y símbolos mostrados en la Tabla-0.2

Factor multiplicador Prefijo Símbolo Factor multiplicador Prefijo Símbolo 10 12 tera T 10 -2 centi c 10 9 giga G 10 -3 mili m

μ10 6 mega M 10 -6 micro 10 3 kilo K 10 -9 nano n 10 2 hecto H 10 -12 pico p 10 deca da 10 -15 femto f 10 -1 deci d 10 -18 ato a

TABLA-0.2



CAPITULO I



EL PROGRAMA MATLAB MATLAB es la abreviatura de Matrix Laboratory (laboratorio de matrices). Es un programa de matemáticas creado por The MathWorks en 1984. Esta disponible para las plataformas Unix, Windows y MAC. Se pueden ampliar sus capacidades con Toolboxes, algunas de ellas están destinadas al procesado digital de señal, adquisición de datos, economía inteligencia artificial, lógica difusa... También cuenta con otras herramientas como Simulink , que sirve para simular sistemas. La primera versión surgió con la idea de emplear unos paquetes de subrutinas escritas en Fortran en los cursos de álgebra lineal y análisis numérico, sin necesidad de escribir programas en Fortran. Usa un lenguaje de programación creado en 1970 para proporcionar un sencillo acceso al software de matrices LINPACK y EISPACK sin tener que usar Fortran. También tiene su propio compilador. Es un software muy usado en universidades, centros de investigación y por ingenieros. En los últimos años ha incluido muchas más capacidades, como la de programar directamente procesadores digitales de señal, crear código VHDL y otras. Como caso particular puede también trabajar con números escalares, tanto reales como complejos. Una de las capacidades más atractivas es la de realizar una amplia variedad de gráficos en dos y tres dimensiones. Al arrancar MATLAB se abre una ventana del tipo de la indicada en la Figura-1.1 En la ventana inicial se sugieren ya algunos comandos para el usuario inexperto que quiere echar un vistazo a la aplicación. En dicha ventana aparece también el prompt característico de MATLAB (»). Esto quiere decir que el programa está preparado para recibir instrucciones.

FIGURA-1.1



Para apreciar desde el principio la potencia de MATLAB, se puede comenzar por escribir la siguiente línea, a continuación del prompt. Al final hay que pulsar intro. » A=rand(6), B=inv(A), B*A

FIGURA-1.2 En realidad, en la línea de comandos anterior se han escrito tres instrucciones diferentes, separadas por comas. Como consecuencia, la respuesta del programa tiene tres partes también, cada una de ellas correspondiente a una de las instrucciones. Con la primera instrucción se define una matriz cuadrada (6x6) llamada A, cuyos elementos son números aleatorios entre cero y uno (aunque aparezcan sólo 4 cifras, han sido calculados con 16 cifras). En la segunda instrucción se define una matriz B que es igual a la inversa de A. Finalmente se ha multiplicado B por A, y se comprueba que el resultado es la matriz unidad, Figura-1.2 Otro de los puntos fuertes de MATLAB son los gráficos, ejemplo, teclee la siguiente línea y pulse intro. » x=-4:.01:4; y=sin(x); plot(x,y), grid, title('Función seno(x)') En la Figura-1.3 se puede observar que se abre una nueva ventana en la que aparece representada la función sin(x).

FIGURA-1.3



En realidad la línea anterior contiene también varias instrucciones separadas por comas o puntos y comas. En la primera se crea un vector x con valores entre -4 y 4 separados por una centésima. A continuación se crea un vector y, cada uno de cuyos elementos es el seno del correspondiente elemento del vector x. Después se dibujan los valores de y en ordenadas frente a los de x en abscisas. Las dos últimas instrucciones establecen la cuadrícula y el título. Si se desea salir del programa, basta teclear los comandos quit o exit, o bien elegir Exit MATLAB en el menú File (también se puede utilizar el Alt+F4 de todas las aplicaciones de Windows). Algunas consideraciones generales del programa Matlab son:

• MATLAB distingue entre mayúsculas y minúsculas. • La comilla ' es la que, en un teclado estándar, se encuentra en la tecla de la

interrogación. • Los comentarios deben ir después del signo porcentual % o, lo que es lo

mismo, MATLAB ignora todo lo que vaya precedido por el símbolo %. • La ayuda de MATLAB es bastante útil; para acceder a la misma basta

teclear help. Es recomendable usarlo para obtener una información más precisa sobre la sintaxis y diversas posibilidades de uso de los comandos.



GRAFICAS Y FUNCIONES MATLAB tiene un gran potencial de herramientas gráficas. Se pueden dibujar los valores de un vector frente a otro (de la misma longitud): >>x=pi*(-1:0.1:1); >>y=x.*sin(x); >>plot(x,y) % Por defecto une los puntos (x(i),y(i)) mediante una poligonal

FIGURA-1.4 Como se puede ver en la Figura-1.4, con pocos puntos la gráfica tiene un aspecto demasiado lineal a trozos. Para "engañar" al ojo, basta tomar más puntos >>x=pi*(-1:0.01:1); >>y=x.*sin(x); >>plot(x,y) Con lo que obtendremos una grafica mas fina, Figura-1.5

FIGURA-1.5



También pueden dibujarse funciones. Así; Figuras 1.6, 1.7, 1.8 >>fplot(‘sin(x)’,[0 2*pi]) % Dibuja la función seno en el intervalo [0,2*pi]

FIGURA-1.6 >g>l F

>�ola on % Mantiene en la ventana ráfica los dibujos anteriores >fplot(‘cos(x)’,[0 2*pi]) % Dibuja sobre

a gráfica anterior la función cos(x)

IGURA-1.7 >>�ola off % Con esto olvida los dibujos anteriores % y dibuja en una ventana nueva >>fplot(‘x^2*sin(1/x)’,[-0.05 0.05]) % Dibuja la función x^2*sin(1/x)

FIGURA 1.8



Matlab también permite dibujar superficies. La forma más sencilla es mediante el comando ezsurf, Figura-1.9 >>ezsurf('sin(x*y)',[-2 2 -2 2])

FIGURA-1.9 Aunque se pueden realizar gráficas más sofisticadas como la mostrada en la Figura-1-10 >>t=0:0.001:0.009; >>v=900:1025; >>[T V]=meshgrid(t,v); >>aux1=16*pi^2*(T.^2).*((V-918).^2).*((V-1011).^2); >>aux2=aux1+(2*V-1929).^2; >>w=T./aux2; >>z=35000000*w; >>surfl(t,v,z); % Este comando dibuja la superficie creada mediante las >>shading interp; % ordenes anteriores. Los siguientes sirven para modificar >>colormap(pink); % el dibujo obtenido >>rotate3d; % Sirve para girar la figura mediante el ratón

FIGURA-1.10



Matlab es una poderosa herramienta para el diseño de piezas complejas, así como una calculadora de enormes dimensiones en lo que respecta a su programación para el cálculo numérico, orientado a matrices y vectores. Una de las capacidades más atractivas es la de realizar una amplia variedad de gráficos en dos y tres dimensiones como se pude ver en la Figura-1.11 y la Figura-1.12

FIGURA-1.11 Este es un pequeño ejemplo de lo que se puede lograr en Matlab.

FIGURA-1.12



CAPITULO II



EL PROGRAMA MECHANICAL DESKTOP Mechanical Desktop es un programa de diseño asistido por ordenador (DAO o en inglés CAD) para dibujo en 2D y 3D. Actualmente es desarrollado y comercializado por la empresa Autodesk. Al igual que otros programas de DAO, Mechanical Desktop gestiona una base de datos de entidades geométricas (puntos, líneas, arcos, etc.) con la que se puede operar a través de una pantalla gráfica en la que se muestran éstas, el llamado editor de dibujo. La interacción del usuario se realiza a través de comandos, de edición o dibujo, desde la línea de órdenes, a la que el programa está fundamentalmente orientado. Las versiones modernas del programa permiten la introducción de éstas mediante una interfaz gráfica de usuario o en inglés GUI, que automatiza el proceso de introducir órdenes. Como todos los programas de DAO, procesa imágenes de tipo vectorial, aunque admite incorporar archivos de tipo fotográfico o mapa de bits, donde se dibujan figuras básicas o primitivas (líneas, arcos, rectángulos, textos, etc.), y mediante herramientas de edición se crean gráficos más complejos. El programa permite organizar los objetos por medio de capas o estratos, ordenando el dibujo en partes independientes con diferente color y grafismo. El dibujo de objetos seriados se gestiona mediante el uso de bloques, posibilitando la definición y modificación única de múltiples objetos repetidos. AutoCad, a partir de la versión 14, utiliza el concepto de espacio modelo y espacio papel para separar las fases de diseño y dibujo en 2D y 3D, de las específicas para obtener planos trazados en papel a su correspondiente escala. La extensión del archivo de AutoCAD es .dwg, aunque permite exportar en otros formatos (el más conocido es el .dxf). Maneja también los formatos IGES y STEP para manejar compatibilidad con otros softwares de dibujo. El formato .dxf permitía compartir dibujos con otras plataformas de dibujo CAD, reservándose AutoCAD el formato .dwg para sí mismo. El formato .dxf puede editarse con un procesador de texto básico, por lo que se puede decir que es abierto. En cambio, el .dwg sólo podía ser editado con AutoCAD, si bien desde hace poco tiempo se ha liberado este formato (OpenDWG), con lo que muchos programas CAD distintos del AutoCAD lo incorporan, y permiten abrir y guardar en esta extensión.


http://www.autodesk.com/

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=OpenDWG&action=edit


Mechanical Desktop es un poderosos modelador paramétrico de sólidos, ensambles y superficies para el diseño de partes complejas, completamente integrado dentro del AutoCAD. Las características de Mechanical Desktop son:

• Modelado de sólidos paramétrico. • Fácil diseño en 3D que incluye herramientas de cálculo de propiedades

físicas, gestión de restricciones geométricas y operaciones de modelado. • Modelado de superficies complejas. • Diseño de superficies complejas y fácil manipulación basadas en modelos

alámbricos, mediante operaciones como solevados, extrusiones, o revoluciones. A partir de las superficies se puede además generar modelos sólidos en 3D.

• Gestor de dibujo asociativo. • Generación automática de vistas asociativas bidireccionales detalladas con

listados de materiales y marcas de pieza. • Librería de partes estándares



PROCESO DE MODELADO Para el proceso de modelado a través del programa Mechanical Desktop, tomaremos como base la figura de una prensa de banco ya echa, la cual esta formada por varios elementos a los que se les modificara las dimensiones, obteniendo así una prensa de banco semejante pero con diferentes propiedades, debido al material con el que será maquinado. Una de las condiciones para dimensionar la prensa de banco será el tomar en cuenta las dimensiones de la maquina herramienta con la cual trabajara en conjunto y así proporcionar una funcionalidad apropiada. El proceso de modelado inicia primero con el dimensionado de cada pieza que conforma la Prensa de Banco, para después pasar al programa Mechanical Desktop con el que procederemos a desarrollar los dibujos en 3D, así como los planos en 2D que servirán para interpretar las piezas que deseamos que sean maquinadas. En la figura siguiente se muestra cual es el modelo sobre el cual estará basado el proyecto de manufactura únicamente se le efectuaran algunas modificaciones en cuanto a dimensiones con el objeto de que cumpla con las condiciones requeridas. DIBUJO DE LOS DIFERENTES COMPONENTES QUE CONFORMAN LA PRENSA DE BANCO La prensa esta formada por 9 componentes principales los cuales se muestran a continuación en la Figura-2.1

Maneral

Mordazas

Mordazas FalsasGuías

Tornillo sin Fin

Tuercas de Sujecion

FIGURA-2.1



PIEZA No. 1 Mordaza Fija (Figura-2.2) Esta mordaza permitirá sostener la pieza de trabajo asi como sujetar la prensa en su conjunto al banco de trabajo, esta mordaza tiene las siguientes características:

• Consta del cuerpo principal con el objeto de manejar simetría tanto en forma como en masa.

• Comparte la disposición de los barrenos con el objeto de sujetar las barras guías para por medio de tornillos.

• Cuenta con un maquinado en la cara frontal el cual permitirá fijar la prensa. • Cuenta de igual forma con un par de barrenos pequeños que permiten la

fijación de la mordaza falsa. PIEZA No. 2 Mordaza Móvil (Figura-2.3) Esta pieza es la que ejerce el trabajo de fijar, sostener y asegurar el objeto que se pretenda trabajar mediante la Prensa y tiene las siguientes características:

• Consta del cuerpo principal similar al de la mordaza fija con el objeto de manejar simetría tanto en forma como en masa.

• Comparte la disposición de los barrenos con el objeto de poder desplazarse a través de las guías y por medio del tornillo sin fin que son las piezas que le proporcionan el movimiento.

• Cuenta con un barreno de mayor diámetro en la cara interior para poder fijar el tornillo sin fin al cuerpo de la mordaza.

• Cuenta de igual forma con un par de barrenos pequeños que permiten la fijación de la mordaza falsa.

PIEZA No. 3 Banco De Soporte (Figura-2.4) Como parte final de piezas de mayor volumen tenemos al cuerpo de sujeción principal que es donde se disponen las guías de desplazamiento y el tornillo sin fin, esta pieza es el final de la prensa longitudinalmente hablando y nos sirve para asegurar las guías de desplazamiento y el tornillo sin fin, formando carriles de desplazamiento para la mordaza móvil.



PIEZA No. 4 Guías De Desplazamiento (Figura-2.5) Estas guías proporcionan desplazamiento a la mordaza móvil y funcionan como carriles para la mordaza misma y para el tornillo sin fin; en la siguiente figura se puede observar la imagen del modelado de las guias. PIEZA No. 5 Tornillo Sinfín (Figura-2.6) En la siguiente figura se puede apreciar el modelado del tornillo sin fin, esta pieza tiene como características las siguientes:

• Nos permite desplazar la mordaza móvil ya que ésta va fija al tornillo sin fin. • Tiene un orificio en la parte frontal con el objeto de montar un maneral que

nos permite girar dicho tornillo y desplazar la mordaza por medio de este. PIEZA No. 6 Maneral (Figura-2.7 y 2.8) El maneral es una pieza importante en cuanto a la operación de la prensa ya que por medio de este funciona la prensa, esta conformado por el cuerpo principal que consta de un cilindro y termina en una protuberancia que sirve como apoyo y la parte contraria es cilíndrica con cuerda para poder fijar una contra-protuberancia que tiene la función de impedir que el maneral se salga del tornillo sin fin. PIEZA No. 7 Mordazas Falsas (Figura-2.9) Las mordazas falsas sirven para fijar de una mejor manera la pieza que se pretenda ubicar dentro de la prensa y estas fan sujetas a las mordazas principales por medio de tornillos en los barrenos dispuestos para ese fin. En la figura siguiente se puede apreciar el modelado de los elementos mecánicos descritos.



Mordaza Fija FIGURA-2.2



Mordaza Móvil FIGURA-2.3



Banco de Soporte FIGURA-2.4



Guías de Desplazamiento FIGURA-2.5



Tornillo sin Fin FIGURA-2.6



Maneral FIGURA-2.7



Contra del Maneral FIGURA-2.8



Mordazas Falsas FIGURA-2.9



Ensamble Final FIGURA-2.10



CAPITULO III



CONCEPTOS GENERALES DE MAQUINADO

El maquinado es un proceso de manufactura en el cual se usa una herramienta de corte para remover el exceso de material de una parte de trabajo, de tal manera que el remanente sea la forma deseada. La acción predominante involucra la deformación en cortante del material de trabajo, lo que produce la viruta Figura-3.1.

FIGURA-3.1 Los tres tipos más comunes de maquinado son: FRESADO TORNEADO

BARRENADO FIGURA-3.2



CONDICIONES DE CORTE Para realizar una operación de maquinado es necesario que se de un movimiento relativo de la herramienta y la pieza de trabajo. El movimiento primario se realiza a una cierta VELOCIDAD DE CORTE; además, la herramienta debe moverse lateralmente a través del trabajo. Este es un movimiento mucho mas lento, llamado AVANCE, la dimensión restante del corte es la penetración de la herramienta de corte dentro de la superficie original de trabajo, llamada PROFUNDIDAD DE CORTE. Al conjunto de velocidad, avance y profundidad de corte son llamadas: condiciones de corte. Para herramientas de punta simple, podemos obtener la velocidad de remoción del material con la fórmula A-3.1.

(A-3.1) Q = vL fR d

Donde Q = velocidad de remoción de material (mm³/seg); vL = velocidad de corte (mm/seg); fR = avance (mm) y d = velocidad de corte (mm). Las unidades pueden cambiar dependiendo del tipo de operación, por ejemplo en el proceso de TALADRADO, la profundidad viene dada por la profundidad del agujero, además la profundidad va medida en la misma dirección que el avance, al igual que el proceso de TRONZADO.

FIGURA-3.2 TEORÍA DE LA FORMACIÓN DE VIRUTA EN EL MAQUINADO Para poder explicar el proceso de la formación de la viruta en el maquinado de metales, se hace uso del modelo de CORTE ORTOGONAL. Aunque el proceso de maquinado es tridimensional, este modelo solo considera dos dimensiones para su análisis.



El modelo de corte ortogonal asume que la herramienta de corte tiene forma de cuña, y el borde cortante es perpendicular a la velocidad de corte, cuando esta herramienta se presiona contra la pieza de trabajo se forma por deformación cortante la viruta a lo largo del plano de corte (ver Figura-3.1) y es así como se desprende la viruta de la pieza. La herramienta para corte ortogonal tiene dos elementos geométricos, el ángulo de ataque (α) y el ángulo del claro o de incidencia que es el que provee un claro entre la herramienta y la superficie recién generada. La distancia a la que la herramienta se coloca por debajo de la superficie original de trabajo es to Y luego que la viruta sale con un espesor mayor tc; y la relación de to a tc se llama: relación del grueso de la viruta. r = to / tc. La geometría del modelo de corte nos permite establecer una relación importante entre el espesor de la viruta, el ángulo de ataque y el ángulo del plano de corte, siendo Ls la longitud del plano de corte así:

ααφ

rsenrTan−

=1

cos (A-3.2)

En el caso del torneado (a excepción del tronzado) la herramienta se encuentra en un plano perpendicular a la superficie que se esta cortando, como se ilustra en la Figura-3.3, se puede observar también el sentido de la velocidad de corte, el cual es el mismo que el de la fuerza de corte. El ángulo de ataque esta medido sobre el plano de la superficie que se esta cortando, es este ángulo el que determina la salida de la viruta. FIGURA-3.3

En el torneado (refrentado y cilindrado) to viene dado por el avance, mientras que el ancho w, es la profundidad de corte. En el caso del tronzado, se cumple los mismos valores que los asumidos por la teoría de formación de viruta.



DESCRIPCIÓN Y PARTES DEL TORNO Torneado es la operación en la cual se utiliza una herramienta de corte con un borde cortante simple destinado a remover material de una pieza de trabajo giratoria, para dar forma a una pieza determinada. El movimiento de velocidad lo proporciona la parte de trabajo giratoria y el movimiento de avance lo realiza la herramienta de corte, moviéndose lentamente en una dirección paralela al eje de rotación de la pieza de trabajo. Las partes principales del torno son las siguientes Figura-3.4 1. BANCADA. Es una pieza fundida y fuerte que soporta las partes móviles del torno. 2. CABEZAL. Este se encuentra situado al lado izquierdo de la bancada y sirve para contener el sistema de transmisión de potencia. 3. CAJA DE ENGRANES DE CAMBIO RÁPIDO. Aquí es donde se encuentran alojados los engranes de tamaño diferente, su función es la de producir velocidades variables, velocidades de corte y avances. 4. CARRO. Este se encarga de soportar las herramientas de corte y las mueve a lo largo de la bancada para operaciones de torneado. 5. CONTRAPUNTA. La función de esta es de servir de apoyo, a la pieza de trabajo cundo estas son demasiado largas, también sirve para colocar algunas herramientas, por ejemplo: brocas, rimadoras, etc.

FIGURA-3.4



Los tipos de operaciones que se realizaron en el torno convencional fueron los siguientes: Figura-3.5 CILINDRADO REFRENTADO BARRENADO ROSCADO

FIGURA-3.5



CARACTERÍSTICAS Y TIPOS DE HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN EL TORNO Las cuchillas o puntas de herramienta que se emplean en el torno se hacen de uno de los materiales básicos siguientes: Acero de temple al agua y de alta velocidad, materiales no ferrosos fundidos duros, carburos sintetizados (cementados), cerámicas y diamantes. La selección del material depende de muchos factores que incluyen el costo de la herramienta, el costo de reafilado, el tamaño y diseño de la herramienta, la velocidad de remoción del material, longitud de corte, etc. Partes De La Herramienta Figura-3.6 LA CARA. Es la parte superior de la cuchilla. Es la superficie sobre la que se

efectúa el ataque de la viruta (enrolla) según depende de la pieza de trabajo. EL BORDE CORTANTE. Es la parte de la herramienta que hace el corte realmente. LA NARIZ. Se refiere a la esquina o arco formado por las partes lateral y frontal del borde cortante. EL FLANCO. Es la superficie lateral del borde cortante. LA PUNTA. Es la parte de la herramienta que se esmerila para formar la cara y el borde cortante. FIGURA-3.6 Ángulos De La Herramienta Figura-3.7

El ángulo de incidencia lateral, es el formado por la superficie esmerilada (flanco) y el lado vertical de la herramienta antes de afilarla, este ángulo es el que nos proporciona un espacio libre entre la superficie cortada de la pieza y el flanco de la herramienta. El ángulo de salida lateral se refiere al ángulo entre la cara de la herramienta y una línea que representa la parte superior de la cuchilla sin esmerilar vista desde el extremo, este ángulo es el que controla el tipo de viruta producida durante el maquinado. FIGURA-3.7

El ángulo de incidencia frontal, es el formado entre el extremo del borde cortante y una línea vertical, Figura-3.8



Este ángulo proporciona espacio libre entre la superficie terminada de la pieza y la herramienta. El ángulo de salida posterior separa la viruta de la pieza acabada y proporciona a la herramienta una acción rebanadora. El ángulo de corte frontal proporciona espacio libre entre el cortador y la superficie acabada de la pieza.

FIGURA-3.8 El ángulo de corte lateral separa la viruta de la superficie acabada, Figura-3.9 El radio de la nariz elimina la esquina frágil de la herramienta, prolonga la duración de la misma y mejora el acabado

FIGURA-3.9 Buril para tronzado Buril para interiores

Buril para desbaste Buril para roscado.



DESCRIPCIÓN Y PARTES DE LA FRESADORA El fresado consiste de pasar un cortador rotatorio llamado fresa el cual contiene múltiples filos, este cortador se mueve lentamente sobre el material para generar un plano o superficie recta. La dirección del movimiento de avance es perpendicular al eje de rotación. El movimiento de velocidad lo proporciona la fresadora. Las partes principales de la fresadora universal son las siguientes; Figura-3.10 1. CABEZAL. Esta parte tiene como función la de sostener la herramienta que se desea utilizar, además de transmitir la potencia que viene del motor, esta parte puede ser sustituida por un árbol de transmisión. 2. MESA. Esta descansa en correderas en el carro soporte y tiene movimiento longitudinal en el plano horizontal, sobre la mesa se coloca la pieza que se desea maquinar. 3. COLUMNA. Es la parte más grande de la máquina y esta montada en la base, es el apoyo de la mesa. 4. VOLANTE AVANCE HORIZONTAL. Este sirve para mover la mesa de izquierda a derecha y viceversa. 5. VOLANTE AVANCE VERTICAL. Este volante es el que permite desplazar la mesa de arriba hacia abajo y viceversa. 6. VOLANTE AVANCE TRANSVERSAL. Este dispositivo mueve el cabezal en una dirección perpendicular al desplazamiento horizontal de la mesa.

FIGURA-3.10



TIPOS DE OPERACIONES QUE SE REALIZAN EN LA FRESADORA

FRESADO PLANO O DE PLACAS Este tipo de fresado consiste en producir superficies planas horizontales paralelas con el eje del árbol de la fresadora, la pieza se puede sujetar en una prensa o directamente a la mesa, Figura-3.11 FIGURA-3.11

FRESADO DE FRENTE. Es el proceso de producir una superficie plana horizontal, es decir perpendicular a la columna de la fresadora, puede ser realizada con fresas escariadoras. Los dientes de la

eriferia y en el extremo hacen el corte, Figura-3.12

FIG RA-3.12

RESADO DE EXTREMOS

efrentar superficies pequeñas, Figura-.13

FIGURA-3.13

de la prensa de banco fue el fresado de extremos sí como el fresado de frente.

p

U

F Es una operación similar al fresado de frente, el corte se hace con el frente y con la periferia de la fresa. Esta operación se utiliza para r3

De los tipos de operación mencionados anteriormente que se realizaron en la fresadora, para el maquinado a



CARACTERÍSTICAS Y TIPOS DE HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA FRESADORA

FRESA DE CORTE LATERAL (Figura-3.14) Este tipo de fresas son estrechas, cilíndricas y con dientes en cada lado y en la periferia se utilizan para cortar ranuras y caras verticales. En este caso es una fresa de dientes rectos, y su montaje en la máquina se lleva a cabo mediante el uso de un árbol, que se coloca con su respectivo soporte en ves del cabezal. FIGURA-3.14

FRESA CORTADORA DE ENGRANES (Figura-3.15) Este tipo de fresadora esta dentro del grupo de fresas perfiladas, las cuales tienen la forma o perfil exactos de la pieza que se va a producir y permiten la reproducción exacta de piezas de forma irregular a menor costo que con la mayor parte de las otras fresas. En este caso la fresa tiene exactamente la forma del engrane que se desea tallar. La sujeción es de la misma manera que la fresa de corte lateral.

FIGURA-3.15 FRESA ESCARIADORA CON DIENTES INTEGRALES (Figura-3.16) Este tipo de fresadoras pueden tener dos o más acanaladuras, tienen dientes en el extremo y en la periferia y se instala en el husillo con un adaptador. Las fresas

con dos acanaladuras, tienen filos de diferente longitud en el extremo y pueden utilizarse para taladrar agujeros poco profundos, en el caso de más de dos acanaladuras, como la de la fotografía, se requiere un agujero piloto para poder taladrar un agujero.

FIGURA-3.16



DESCRIPCIÓN Y PARTES DEL TALADRO Este proceso es usado para crear un agujero redondo. Esto se realiza generalmente con una herramienta rotatoria que tiene dos filos cortantes. La herramienta avanza en una dirección paralela a su eje de rotación dentro de la parte del trabajo para formar el agujero redondo. Las partes principales del taladro son las siguientes; Figura-3.17 1. BASE. Esta sirve para dar estabilidad a la máquina y también como montaje rígido para la columna. 2. MESA. Esta puede ser redonda o rectangular, se utiliza para sujetar la pieza que se va a trabajar; esta se puede mover hacia arriba, abajo y girar alrededor de la columna. 3. COLUMNA. Esta es cilíndrica, de precisión y se monta en la base. Sirve de

apoyo para la mesa y la cabeza del taladro. 4. CABEZA TALADRADORA. Esta aloja el mecanismo utilizado para hacer girar la herramienta de corte y hacerla avanzar hacia la pieza de trabajo. 5. HUSILLO. Este es un eje redondo que sujeta e impulsa la herramienta de corte. 6. MANGUITO. Esta parte aloja el husillo, no gira sino que solo se desplaza hacia arriba y hacia abajo, dentro de la cabeza. 7. PORTA BROCAS. Este dispositivo es el que sirve para sujetar las brocas durante la operación. 8. PALANCA DE AVANCE MANUAL. Esta se utiliza para controlar el movimiento vertical del manguito del husillo y de la herramienta de corte FIGURA-3.17

El taladro fue utilizado para barrenar los orificios de las mordazas falsas.



CARACTERÍSTICA Y TIPOS DE HERRAMIENTA Las partes de las que consta la broca son las siguientes; Figura-3.19

1. VÁSTAGO. Es la parte de la broca que se coloca en el porta broca o husillo y la hace girar. Los vástagos de las brocas pueden ser rectos o cónicos. 2. CUERPO. Es la parte de la broca comprendida entre el vástago y la punta. Este a su vez consta de acanaladuras cuya función es la de dejar entrar el fluido refrigerante y dejar escapar la viruta. También en el cuerpo se encuentra una parte llamada margen, la cual es una sección estrecha, que esta realzada del cuerpo, inmediatamente después de las acanaladuras. FIGURA-3.19

3. PUNTA. Esta consiste en todo el extremo cortante o filo cónico de la broca. La forma y condiciones de la punta son muy importantes para la acción cortante de la broca. Las brocas poseen dos ángulos principales, los cuales se ilustran a continuación en la Figura-3.20

FIGURA-3.20



MAQUINAS HERRAMINETAS DE CONTROL NUMERICO Desde los orígenes del control numérico todos los esfuerzos se han encaminado a incrementar la productividad, precisión, rapidez y flexibilidad de las máquinas-herramienta. Su uso ha permitido la mecanización de piezas muy complejas, especialmente en la industria aeronáutica, que difícilmente se hubieran podido fabricar de forma manual. La utilización de sistemas de control abiertos aportará considerables beneficios, no sólo a los fabricantes de control y fabricantes de máquina-herramienta, sino también al usuario final. Permitirá la integración de módulos propios, dando así a una empresa la posibilidad de implementar, por ejemplo, su sistema de programación específico tanto a pie de máquina como en el departamento de programación. También se obtendrán una reducción del tiempo de desarrollo y un incremento de la flexibilidad en la adaptación de los controles a las demandas especiales de las máquinas-herramienta y células de producción. Finalmente, se reducirán los costes de desarrollo, adaptación, puesta en marcha, formación, documentación y mantenimiento. Las maquinas herramienta de control numérico configuran una tecnología de fabricación que de la mano de la microelectrónica, la automática y la informática industrial ha experimentado en los últimos años un desarrollo acelerado y una plena incorporación a los procesos productivos, desplazando progresivamente a las maquinas convencionales, su capacidad de trabajo automático y de integración de los distintos equipos entre si y con los sistemas de control, planificación y gestión de formación, hacen del control numérico (CN) la base de apoyo a unas tecnologías de fabricación. Algunas maquinas CN incluyen “cartucheras” rotatorias con diferentes herramientas. El programa de ordenador puede seleccionar la herramienta a utilizar, de este modo, una maquina puede encargarse de realizar distintas operaciones que antes habían de hacerse en varias. No solo se reduce el tiempo de lanzamiento, sino que también se simplifica el flujo de ítems en curso por el taller. En otros casos, frente a las maquinas se ubica un carrusel de herramientas, materiales, etc. y aquellas, sin necesidad de intervención humana, seleccionan con un “brazo” el instrumento o material que necesitan para desarrollar una determinada tarea.



COMPONENTES DE LAS MHCN EJES PRINCIPALES En la descripción de las MHCN se utiliza siempre el concepto de "eje", es decir, direcciones de los desplazamientos principales de las partes móviles de la máquina como la mesa porta-piezas, cabezal, torreta Eje Y: desplazamiento transversal del carro portador del cabezal de dentro a fuera Eje Z: desplazamiento transversal de la mesa portapiezas de arriba abajoEje X: desplazamiento transversal de la mesa portapiezas de izquierda a derecha Las MHCN están provistas de un número de ejes principales característico que hace factibles los trabajos de mecanizado sobre la pieza. Estos ejes se designan convencionalmente como X, Y y Z Generalmente las maquinas convencionales tienen de dos a tres ejes de desplazamiento, como los tornos y las fresadoras respectivamente, pero, en trabajos de mecanizado de formas complejas se requieren MHCN dotadas de más ejes de desplazamiento. La designación y descripción de los ejes de cada tipo de MHCN se encuentra normalizada. EL HUSILLO PRINCIPAL El husillo principal ejecuta:

• El movimiento rotativo de la pieza en los tornos. • La rotación de herramienta en las fresadoras y taladradoras.

El husillo puede accionarse por:

• motores de corriente alterna de tres fases. • motores de corriente continúa.

En la mayor parte de las MHCN el elemento que acciona el cabezal es un motor de corriente continua. Esto proporciona una variedad casi infinita de velocidades de giro, las cuales se procesan mediante un tacómetro. Todo ello permite al programador establecer la velocidad de giro de forma casi arbitraria, dentro del rango y capacidad del motor.



SISTEMAS DE SUJECIÓN Existen diferentes mecanismos para amarrar la pieza en los tornos CN

• Platos universales de dos, tres o cuatro garras autocentrables. • Platos frontales para la colocación de sargentos para agarre de formas

irregulares. • Mandriles autocentrables. • Pinzas para la sujeción de piezas

cilíndricas pequeñas. • Puntos y contrapuntos con arrastre para

piezas esbeltas. • Lunetas escamoteables para apoyo

intermedio. • Conos.

FIGURA-3.21 En fresado se emplean las siguientes formas de sujeción:

• Sargentos y apoyos con formas escalonadas, ajustables en altura o bloques con varias

• facetas de contacto, con pernos y resortes de apriete de montaje-desmontaje rápido.

• Placas angulares de apoyo. • Palancas de apriete. Mordazas mecánicas autocentrables • Platos o mesas magnéticas. • Mesas y dispositivos modulares de uso universal. • Apoyos de diseño específico o especial.

En los tornos el plato de garras se puede abrir y cerrar mediante instrucciones programadas de CN Figura-3.21



CAMBIADORES DE HERRAMIENTA Los tornos CN y centros de mecanizado de gran producción utilizan cambiadores automáticos de herramientas que pueden albergar un número variable de útiles dependiendo de su diseño. Los cambiadores de herramientas reciben los nombres de:

• Torreta de herramientas (tornos) Figura-3.22 • Carrusel de herramientas (fresadoras / centros de

mecanizado) FIGURA-3.22 El cambio de herramienta se controla por programación CN caracterizándose por un giro de la torreta hasta que coloca en la posición de trabajo aquella que se le solicita. En el caso de los carruseles (almacenes) de herramientas, para cambiar la herramienta se emplea un manipulador o garra adicional, Figura-3.23. La UC de la máquina interrumpe el mecanizado para que el manipulador extraiga del carrusel, que ha girado hasta colocar al útil deseado en la posición de cambio, la nueva herramienta. Simultáneamente la garra opuesta del manipulador extrae la herramienta en uso del cabezal. FIGURA-3.23 Un volteo del manipulador coloca la nueva en el cabezal y a la usada en el hueco (estación) dejado por la primera en el almacén. La operación solo dura segundos.



HERRAMIENTAS EN MHCN

Una herramienta completa de MHCN presenta generalmente las siguientes partes:

• acoplamiento • portaherramientas (cuerpo, mango o porta

plaquita) • punta herramienta (plaquita)

El acoplamiento es el elemento que inserta la herramienta en el seno del cabezal de la MHCN (fresadoras) o en la torreta (tornos). La morfología de los mangos y de las plaquitas es la responsable de las posibilidades de mecanizado y de los acabados a obtener en las piezas de trabajo

FIGURA-3.24 ACOPLAMIENTOS Debido a la gran variedad que existe de herramientas de mecanizado para MHCN los acoplamientos para herramientas, ya sea para su conexión a cabezales o a torretas, siguen ciertos estándares de diseño. Las dimensiones del acoplamiento figura-3.24, deben coincidir de forma exacta con las del hueco (en el extremo del cabezal o en la torreta) garantizando rigidez, precisión de posicionado y fácil extracción. En herramientas para fresadoras, y en general para todas las rotativas, se utilizan acoplamientos cónicos estándar (ISO). Este método garantiza la rapidez en el cambio y el auto centrado entre el eje del husillo principal y la herramienta. REFRIGERANTE Las elevadas velocidades de corte que se recomiendan en el aprovechamiento óptimo de las MHCN hacen necesaria la intervención de refrigerantes que, además, mejoran la lubricación y remoción de la viruta Muchas MHCN permiten la refrigeración directa del mecanizado a través de canales que incorpora el cuerpo de la herramienta. Este sistema permite una refrigeración óptima de las zonas de corte.



EL PROGRAMA MASTER CAM: Mastercam es una familia de soluciones CAD/CAM basadas en PC, que permite el desarrollo de modelos base, dibujo y diseño tridimensional; realizar cortes, secciones, rotaciones y otras funciones de diseño. Los principales objetivos de la Versión X de Master CAM son: Facilitar el manejo y aprendizaje de Mastercam Trabajar con la interfase Windows similar a las demás aplicaciones, para facilitar el aprendizaje de los nuevos usuarios. Menús desplegables que mantienen una estructura similar a la V.9 para facilitar el aprendizaje de los usuarios actuales de Mastercam. El programa puede ser utilizado para Dibujo, Fresa, Torno e Hilo, si el usuario tiene que mecanizar una pieza con operaciones de fresado y torneado, tendrá el dibujo y todas las operaciones de mecanizado, en un solo fichero. Solamente debe seleccionar con que tipo de máquina va a mecanizar, sin tener que salir del módulo de Fresa y entrar en el módulo de Torno. Este software es utilizado para generar un programa que se ejecutara en la Maquina Herramienta CNC, con lo que obtendremos las piezas deseadas. El primer paso es modelar el objeto deseado, como lo muestra la Figura-3.25 y 3.26.

FIGURA-3.25



FIGURA-3.26



FRESADORA DE CONTROL NUMERICO: CARACTERISTICAS CINCINNATI MILACRON ARROW DART 500 Power (Max.): 17 hp (13 kW) VERTICAL MACHINING CENTER (MTDR): 17 hp (13 kW) Machine Capacity Specifications (Continuous):12 hp (9 kW) X-Axis: 20" (510 mm) Tool Changer Capacity: 21 tools Y-Axis: 20" (510 mm) Max. Tool Weight: 15 lb (6.8 kg) Z-Axis: 20" (510 mm) Max. Tool Dia. (Full Storage): 3.14" (80 mm) Range Max Tool Length: 15" (385 mm) Spindle Gauge Line to Work Surface Tool Change Time (metal- to-metal): 6 seconds Minimum: 5" (127 mm) Accuracy Positioning (X, Y): +/-0.00011" (+/-3 microns) Maximum: 25.1" (637 mm) Positioning (Z): +/-0.00016" (+/-4 microns) Work Table (L x W) Repeatability: +/-0.00004" (+/- 1microns) Work Surface: 27.5 x 20.5" Dynamic Contouring: +/-0.0006" (15 microns) (700 mm x 520 mm) Control:GE Fanuc 21i Max. Workload: 1103 lb (500 kg) General Specifications Rapid Traverse: X-Y-Z 1180 ipm (30 m/min) Machine Weight: 6725 lb (3050 kg) Feed Rate (Max.) X-Y-Z 590 ipm (15000 mm/min) Width: 86.61" (2.2 m) Digital Vector Spindle Drive Depth: 82.7" (2.1 m) Spindle Taper: No. 40 Height:106.3" (2.7 m) Speed Range: 0 - 8,000 rpm Machine Power-on Time 40-50 Hours, Spindle run time 8 hours or less



Las piezas que se obtuvieron por medio del maquinado CNC son las siguientes:



CAPITULO IV



EL PROGRAMA ANSYS Ansys es una aplicación que permite calcular así como simular las condiciones de trabajo para un proyecto de diseño como el que se describe en este reporte, y destacando la característica de modularidad existe una aplicación conjunta mediante la cual se efectuará el trabajo de simulación de cargas y se podrá observar la deformación que sufrirá nuestro modelo de trabajo según las cargas aplicadas, esta aplicación es Ansys Workbench mediante la cual es posible interactuar con archivos de CAD tales como los realizados en Mechanical Desktop así como MATLAB y trabajarlos en Workbench como un ente reconocido con las propiedades con las cuales fue creado mediante Mechanical Desktop o MATLAB, previo al análisis y a la simulación se demostrará mediante cálculos teóricos, cual será la carga máxima que soportará y cual será de igual forma la carga ultima es decir el máximo de fuerza posible para aplicar hasta que esta rebase su limite elástico y se lleve hasta la rotura lo que después se proyectará mediante el software mencionado y corroborará los resultados precalculados.

Para poder trabajar dentro del ambiente de

na ves que hayamos importado nuestra figura debemos considerar las

Ansys Workbench nos valdremos del ensamble de la Prensa realizado en Autocad aunque este tendrá algunas características diferentes, lo primero que hay que hacer es exportar desde Mechanical Desktop el archivo del ensamble con una extensión de trabajo llamada IGES, ya que este formato permite una libre interacción entre el ambiente de Mechanical Desktop y el de Ansys Workbench, una vez exportado se importa como una geometría externa en Ansys Workbench, lo que el sistema entrega como resultado la geometría del ensamble. Umagnitudes de las fuerzas así como sus reacciones que estarán presentes en el trabajo efectuado por la prensa por lo que mediante el cálculo teórico obtendremos dichas fuerzas. Pero para ello necesitamos saber las características físicas que posee el material con el que se realizo la prensa.



GENERALIDADES TECNICAS DEL ALUMINIO

El aluminio es un metal no ferroso, y es el más abundante de los metales, constituyendo cerca del 8% de la corteza terrestre. Sus propiedades han permitido que sea uno de los metales más utilizados en la actualidad. Es de color blanco y es el más ligero de los metales producidos a gran escala. La alúmina, que es extraída de la bauxita y mezclada con la criolita es la fuente del aluminio. El aluminio puro es demasiado blando, debidamente aleado se obtienen resistencias comparables al acero, por lo cual es útil para toda industria, desde la construcción, decoración, minería, iluminación hasta la industria aeronáutica. El aluminio es el único metal que proporciona dureza con bajo peso, es sumamente fácil de pulir, tenaz, dúctil y maleable, posee una gran resistencia a la corrosión y alta conductividad térmica y eléctrica, teniendo la mejor relación beneficios - costo que cualquier otro metal común. El aluminio brinda a los ingenieros, arquitectos, diseñadores, etc., la posibilidad de desarrollar una gran variedad de diseños, ya sea con el uso de perfiles estándares o a través del desarrollo de perfiles personalizados.

CARACTERISTICAS DEL ALUMINIO EN GENERAL

Abundancia en la corteza terrestre 8.13% Densidad 2.699% Punto de fusión 660.2 °C Punto de ebullición 2,057 °C Calor especifico a 0 grados 0,210 cal/°C Calor latente de fusión 94.4 cal/g Dilatación lineal por grado de temperatura

24 x 10-6

Resistividad eléctrica a 20 °C 2.63 ohm.cm Conductividad eléctrica a 20 °C (IACS=100)

65.5%

Modulo de elasticidad 6,700 kg/mm2

Carga de ruptura 16 a 20 kg/mm2

TABLA 1



ALEACIONES DE ALUMINIO El aluminio puro es relativamente débil, por ello se han desarrollado diversa aleaciones con diversos metales como el cobre, magnesio, manganeso y zinc, por lo general, en combinaciones de dos o más de estos elementos junto con fierro y silicio, obteniéndose una infinidad de aleaciones para una gran variedad de aplicaciones incluso con características superiores al acero. La Aluminium Association Inc.- AAI, ha clasificado las aleaciones de aluminio mediante la siguiente nomenclatura: Serie 1000: Aluminio con un mínimo de pureza de 99% Serie 2000: Aleado con Cobre Serie 3000: Aleado con Manganeso Serie 4000: Aleado con Silicio TABLA 2 Serie 5000: Aleado con Magnesio Serie 6000: Aleado con Silicio - Magnesio Serie 7000: Aleado con Zinc. TEMPLE El templado consiste en el endurecimiento de un metal mediante un calentamiento profundo y sometiéndolo a un enfriamiento brusco. Esencialmente el proceso de temple consta de dos fases, la primera tiene por objeto mejorar la dureza y la flexibilidad del metal modificando su estructura interna por el calor y la segunda consiste en un enfriamiento brusco, el cual permite que el metal conserve las características previamente adquiridas, especialmente la dureza y flexibilidad. Sistema básico de normalización. F : Material extruído sin temple, sin ningún tratamiento posterior. O : Recocido mediante tratamiento térmico. H : Endurecido mediante tratamiento mecánico. (Por deformación) T : Temple obtenido por tratamiento térmico con o sin tratamiento mecánico.



PRINCIPALES VENTAJAS DEL ALUMINIO Liviano Muy liviano y resistente, es el más ligero de los metales que se producen en gran escala. Debidamente aleado puede ser tan fuerte como el acero. En los automóviles, la reducción en peso contribuye a la economía de combustible. Facilita la mano de obra. Resistente a la corrosión En presencia de aire, forma una película de óxido muy delgada que lo protege eficazmente contra la corrosión. Esta capa se puede mejorar a través del Anodizado. Facilidad de Trabajo Puede ser trabajado por todos los métodos metal mecánicos conocidos de manera fácil y rápida, material muy dúctil. Antimagnético y no produce chispas Es un metal que al ser golpeado no produce chispas. Evita riesgos en caso de manejo de materiales inflamables. Apariencia Natural Agradable - Variedad de Acabados Apariencia agradable a la vista, se puede producir en variedad de acabados. Fácil de Mantener No requiere mayor mantenimiento, en condiciones normales es suficiente frotar periódicamente con un trapo limpio. Igualmente pueden ser limpiadas con agua jabonosa y aclarados con agua fría, secados finalmente con un paño suave. Económico Es la alternativa más económica en cuanto a mantenimiento, duración y su peso en comparación con otros materiales como el acero o la madera.



PRINCIPALES APLICACIONES DEL ALUMINIO

TABLA 3

TABLA 4

TABLA 5



Las propiedades físicas del material utilizado en la construcción de la prensa de anco son mostradas en la Tabla 6

Propiedades físicas.

b

Esfuerzo último a la tensión

1896 kg/cm2 186 MPa 27000 psi

Esfuerzo de cedencia a la tensión

1475 kg/cm2 145 MPa 21000 psi

Elongación al corte 12 % 12 % Módulo de elasticidad 702.344

kg/cm68.9 GPa 10000 ksi e3

2

Relación de Poisson 0.33 0.33 Esfuerzo a la fatiga 702.344 kg/cm2 68.9 MPa 10000 psi

Módulo cortante 262.996 e3 kg/cm2

25.8 GPa 3740 ksi

Esfuerzo al corte 1192.66 kg/cm2 117 MPa 17000 psi

TABLA 6



CONSIDERACIONES TEORICAS

Siempre existe un riesgo de que los esfuerzos de trabajo a los cuales está sujeto un res u material. El propósito de un factor de seguridad es minimizar este riesgo. Los factores de seguridad pueden ser incorporadosdiseño de muchas maneras. Para la mayoría de los cálculos es utilizada la sig

ACTOR DE SEGURIDAD. F

miembro excedan la istencia de s

dentro de los cálculos de

uiente ecuación:

fsm

admσ = ……σ ………

Donde: Factor de seguridad.

(A-4.1)

=fs =mσ Esfuerzo de cedencia del material en Pa.

=admσ Esfuerzos de trabajo admisible en Pa. Ya que el factor de seguridad es mayor que uno, los esfuerzos de trabajos permisibles serán menores que la resistencia del material. En general mσ está basado sobre el esfuerzo de cedencia para los materiales dúctiles, esfuerzo ultimo para materiales frágiles o quebradizos, y esfuerzo de fatiga para las partes sujetas a esfuerzos cíclicos. El factor de seguridad que se aplica para el diseño de maquinas y herramientas es de 1.5, por lo tanto este factor se puede emplear en el diseño y construcción de la prensa de banco. Por consiguiente: Si , y 5.1=fs uσ del aluminio es 145 MPa. Sustituyendo en la ecuación (A-4.1). Los esfuerzos de trabajo permisibles para nuestra prensa son:

MPaMPaPaadm 66.9666.96

5.110145 6

≈=×

=σ



NÁLISIS DE FUERZAS A

l funcionamiento de la prensa sE e basa en aplicar un par o momento sobre el

ento de las barras guía, provocan que la mordaza fija ejerza la misma fuerza de compresi móvil y esta aplique una fuerza de compresión de la misma magnitud al material comprimido, Figura-4.1.

FUERZAS QUE ACTUAN.

Fuerzas que actúan. FIGURA-4.1

a magnitud y en sentido opuesto a la compresión del mismo, igura-4.2

S QUE GENERAN.

Fuerzas de reacción. FIGURA-4.2

tornillo sin fin a través del maneral, para lograr que la prensa sujete o comprima un cuerpo, dicho maneral actúa como brazo de palanca, para transmitir un momento de torsión sobre el tornillo sin fin. El tornillo sin fin convierte este momento de torsión en una fuerza axial para hacer que la mordaza móvil avance, y ya en contacto con el cuerpo a prensar, transmite esta fuerza a la mordaza falsa delantera. Las restricciones de movimi

ón sobre la mordaza

Fuerza puntual

La aplicación de la fuerza de compresión W, va a generar reacciones en el material de la mism

aplicada

FREACCIONE



Por otra parte el tornillo sin fin es el elemento que convierte el momento generado en una ión de cualquier objeto por la prensa, este elemento

ión debido a que la forma en que se coloca el

tra prensa es un caso de análisis de esfuerzos y eformaciones en tres planos y debería resolverse como un sólido con carga

se anulan; podemos realizar el análisis omo un caso de análisis de esfuerzos y deformaciones en el plano para obtener

NÁLISIS DE LAS PIEZAS MANERAL El maneral (Figura-4.3) es el elemento de la prensa por medio del cual se transmite la fuerza que hace operar a la prensa, por lo que es de suma importancia analizarla, ya que se debe tener cuidado de no sobrepasar las cargas admisibles que soporta dicho elemento.

Existen varias formas de análisis para dicho elemento, uno de ellos es el colocar la manivela a tope (Figura-4.4) sobre uno de sus extremos o libre, esto la convierte en una viga empotrada en uno de sus

que el elemento trabaja a

FIGURA-4.3

FIGURA-4.5

fuerza axial que permitirá la sujecabaja a torsión, compresión. además a flextr

cuerpo a prensar y la fuerza de reacción que es la que crea la compresión nos da una flexión en dicho tornillo si fin. Cabe mencionar que aunque nuesdexcéntrica, si consideramos que la carga excéntrica se aplica en el centro de ambas barras, que la prensa es simétrica y que los momentos de flexión que tenderían a abrir las barras son opuestos ycla fuerza de trabajo permisible en nuestra prensa. A

y el otr

extremos, supongamos puesflexión pura y el peso de dicho elemento se puede despreciar.



Datos. r = radio del maneral = 0.47625cm Li = longitud de palanca = 0.079375m δm = esfuerzo de cedencia del material = 145 MPa. Momento flector. Si c=r, entonces

( ) NmDM

D

D

CIM

m

mm

27.121014532

109525.032

2

64

6323

4

=×⋅×

=⋅=

⋅=⋅=

−πσπ

σ

π

σ

y el momento flector por medio del cual se puede llegar a la fractura es:

( ) NmM3

= 78.15101862

109525.0 62

=×⋅× −π

3

Dado que M también es igual a PL

NPNmNNmLMP mom el paray 81.175

0698.027.12

=== 07.226 78.15 de ento =

La otra forma de análisis (Figura-4.6) y aplicar una fu

mismo pero para cada mitad la fuerza aplicada será: FIGURA-4.6

es colocando la manivela a la mitad de su longitud erza P en cada uno de sus extremos.

Supongamos pues que cada mitad es una viga empotrada por lo cual. El análisis anterior es el

Nm

NmP

Nm

NmLM

j

448.4530348.078.15

63.3520348.027.12

==

===

e lo cual se deduce que a menor carga sobre la manivela aumenta, por lo que la fuerza máxima aplicable que soporta el maneral es de 175.81 N

P

D longitud la



TORNILLO SIN FIN.

FIGURA-4.7

n la Figura-4.7 se muestra un dibujo simplificado de la prensa. Obsérvese que en cada paso sólo gira el tornillo sin fin conectado a la palanca y a la mordaza móvil en donde se transfiere la fuerza axial de la parte que gira.

Al girar el tornillo sin fin ilustrado en la Figura-4.7 y 4.8, cada parte de la rosca queda obligado a deslizarse en un plano inclinado. Representamos este plano desenrollando una vuelta de la rosca.

Si se desenrolla una vuelta completa se forma un triangulo que ilustra la re

E

FIGURA-4.8

lación de λTan , Figura-4.9

mdL

π A-4.2 Tanλ =

En la Figura-4.10 se representa un segmento infinitamente pequeño a con un pequeño bloque en el que actúa una pequeña carga w (una parte de la carga axial total W), la fuerza normal n, la fuerza de fricción fn y la fuerza tangencial q obsérvese que el producto de la fuerza q por dm/2 representa el par de torsión aplicado al segmento de tuerca. Sumando las fuerzas tangenciales que actúan en el

FIGURA-4.9

de la rosc

bloque (es decir, las fuerzas horizontales en la figura.)



) =+−

=−

==

senλnαλfnq

senλnαnλq-fn

fn α

s fuerzas axiales (fuerzas

FIGURA-4.10

0cos :0 =−∑ = Nsenλλfq-ftF

( 0coscos

0coscos

entonces ,nncosNy ff :como A-4.3

verticales) Sumando la

( )

λλα

λλα

λλα

λλ

fsenn

wn

wfsennn

wnnffwNaF

−=

=−

− fnsen

sen

=

=∑

−

−−=

coscos

coscos

coscos

cos :0

A-4.4

Combinando (A-4.3 y (A-

0

0

4.4

⎟⎟

⎠

⎞

λ

λ⎜⎜

⎝

⎛

−

+=

⎜⎜

⎝

⎛

−

+−

λα

αλ

λλα

αλ

fsenn

sennfwq

fsenn

sennfwq

coscos

coscos

coscos

coscos=⎟

⎟

⎠

⎞λ0



Como se observo antes el par de torsión correspondiente a la fuerza es q (d/2). Ya

ue el bloque pequeño representa un segmento típico de rosca de la tuerca, la tegración sobre la superficie completa de la cuerda en contacto genera la misma cuación, excepto que w y n se sustituyen con W y N, donde la última representa s cargas verticales y normales totales, respectivamente, que actúan en la rosca or lo tanto, la ecuación para el par de torsión requerido para aplicar una fuerza W s:

qinelape

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

−

+=⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

λλα

λαλ

fsenn

sennfmWdmdQT

coscos

coscos

22 A-4.5

bsérvese que el par de torsión T, también es igual a F l.

a que el avance y no el ángulo d un valor estándar muy conocido, ecuación del par de torsión dividiendo

el numerador y el denominador entre

O Yse obtiene una forma más conveniente de la

e la hélice es

λcos .

mdl

fm

nfmWdT

πλ

λα

λα=⎟

⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

−

+= tan como

tancos

tancos

2

⎟⎟⎞

⎜⎛ +

= nLmdfmWd απ cos A-4

⎠⎜⎝ − fLnmd απ cos2

.6

A esta ecuación se le debe de agregar la fricción ocasionada por el desplazamiento de la mordaza sobre las barras guía, y además se puede despreciar la fuerza de fricción ocasio ent los de la cuerda quedando.

T

nada re los hi

Lcos

cos

2 Bff

nmdnLmWd

T +⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛=

απ

α A-4.7

a fuerza de fricción que se tiene de la mordaza con las barras se calcula, recordando que esta fuerza es igual al producto del peso por el coeficiente de fricción (dado que la prensa trabaja de forma horizontal).

L

( )( )( )Nf

kgmgf

fB

sm

fB

5415.0 12.0

12.081.946.0 0.46kgm:Datos

c

c 2

==

===

μ

μ



De la ecuación A-4.7 podemos despejar la fuerza axial máxima que se puede aplicar recordando que el par máximo aplicable se calculo para el maneral. Por tanto tenemos que.

( )( )( )

( )( )(( )

nm

nmfB

LddLfT

Wcos

cos2 −=

ααπ

)

ff

n

:entonses1016.456225 tuercala de medio diametro d 3-

m ×==

KgNmKgWNNmNW

W

N

92.403 es 78.15 de momento el para 05.3143962.54 es 78.15 de momento el paray 83.3080

30cos2510456225.1630cos10456225.1610255415.027.122

diente)y diente entre angulo del mitad (la 30cos

5415.0fman del obtenido momento T

:Datos.necesarios valorelos ssustituimo Ahora

33

33

fB

=

=°⋅××

°⋅×⋅×⋅−=

°=

==

−−

−− π

α

Nm 12.27 eral =

mL 1025 tornillodel paso 3-×==

10

Pandeo en el tornillo sin f

i calculamos las fuerzas de compresión presentes en el tornillo sin fin

Se observa que la longitud efectiva de la columna es Le = 0.5L El radio de giro rz de la sección transversal se obtiene escribiendo

in.

Sanalizándolo como una columna doblemente empotrada que trabaja a comprensión se tiene la Figura-4.11

Sección del tornillo sometido a flexión.

FIGURA-4.11 Pandeo en el tornillo soportando una carga W



irzrr

zr

r

r

AIrArI

rArI 2 441 == ππ

i

21 4

2

2

441

2 ,2 como

2

==

/

/===

π

π

La relación efectiva de esbeltez de la columna con respecto al pandeo en el plano xy es.

y,

rL

rL

rL

z

e ==21

5.0 A-4.8

Con las dimensiones del tornillo se tiene que:

[ ]

[ ]

( )

( )cr

3

2

2222

como

293.153 78.15 momento el paray 185.119102281.8

83.3080

esfuerz el contra omparado

4.9-A 2

obtener puede se que tornillode distanciamayor la es 16.09.68

torquedel obtenida fuerza la 83.3080

σσ

σπ

σ

π

ππππσ

<

==×

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛====

==

===

− KpaNmKPa

rWW

LrEErEE

mLGPaE

NWPP cr

222⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛ L

rL

rLe

cr

239 2125.182

16.0102281.8109.68 πσ =⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ××=

−

MPacr

W,carga lapor provocado o ==A

σc

y Se puede concluir que el elemento no fallara por pandeo.



Análisis por deformación a tensión y compresión.

aciones

Barras AB y C ras se tensionan. Por simetría ambas están sujetas a la misma fuerza Pb

Fuerzas sobre barras y tornillo. Deform

D. Al apretar el tornillo sin fin las bar y sufren el mismo alargamiento

bδ . Se ene ti

( )

( ) ( ) bb

bb

bbb P

mmP

EALP 8

9241

105276.1109.6801905.0

30.0 −×=×

+=+=π

δ A-4.10

Tornillo sin fin. El tornillo cada vez que de apriete a la prensa este se comprime. Si Pt es la fuera en la barra y δt es el alargamiento, se escribe:

( )( ) ( ) t

t

tt

ttt P

mmP

EALP 8

9241

100487.2109.6801645.0

30.0 −×−=×

−=−=π

δ A-4.11

Desplazamiento de A relativo M. al apretar el tornillo un cuarto de vuelta los extremos B y D se desplazan ¼(0.25cm) con relación al bloque M. considerando el extremo A, se escribe:

( ) 3241 10625.01025.0 −− ×=×= m

BDδ A-4.12

Pero

MMAMA δδδδδ y donde , A/ −= son los desplazamientos de A y M. si se supone prieta el tornillo sin fin, itud de las barras y del

tonillo sin fin respectivamente. Se tiene entonces

que el banco de soporte se mantiene fijo mientras se aestos desplazamientos son iguales a los cambios de long

tbMA δδδ −=/ A-4.13 Sustituyendo (A-4.10), (A-4.11) y (A-4.12) en (A-4.13)

A-4.14 t100487.2105276.110625.0 883 PPb −−− ×+×=×



Cuerpo Libre: Banco de soporte:

Banco de soporte.

A-4.15

uerzas en tornillo y barras

bb PPF 2P 02P :0 tt ==−=∑

F

ustituyendo P de (A-4.15) en (A-4.14) S t

( )

( )Pa

mN

AP

N

8344.501645.0

1024.1 tornillo.elen Esfuerzo

1024.1N)106249.02(

241

3

t

33

=×

==

×=×

−

−−

πσ

sin fin mediante el omento 12.27Nm y 15.78Nm, obtenidos anteriormente, los cuales nos servirán

para obtener los esfuerzos.

PP bb

P

N106249.0P

2100487.2105276.110625.0

t

3b

883

=

×=

×+×=×−

−−−

Ahora consideremos la fuerza axial generada por el tornillo m

( )MPaNP 49.1483.3080

===σ ( )mA 01645.0 2

41t π

MPaNP 64.1854.3962===σ

ba que el esfuerzo en el tornillo a compresión debido al priete de es demasiado bajo y no fallará por dicha razón.

rzo estático en el tornillo sin fin

Torsión

l caso del tornillo sin fin, los

mA 01645.0 241t π

Por lo que se compruea

Esfue . A continuación se estudiaran los diferentes esfuerzos a los que está sujeto el tornillo sin fin. Pero que no presentan ningún riesgo (en cuanto a esfuerzos se refiere) para su funcionamiento.

Para una barra de sección circular a torsión como es e

sfuerzos varían linealmente desde cero en el eje a un máximo en la superficie. e



Los libros de texto de resistencia de materiales contienen ruebas formales de que la intensidad del esfuerzo cortante en ualquier radio r es:

A-4.16 onde d es el diámetro de la cuerda en el fondo.

τ = esfuerzo al que esta sometido el tornillo sin fin. T = momento torsionante que se calculo para el maneral. J = momento polar de inercia.

p3

16dT

JTc

πτ ==

c

D

( )PaxNmTTc 610507.3027.121616 ⋅

ue el tornillo falle por cortante siendo el esfuerzo al corte de 117Mpa, es de:

mdJ 33 0127.0=

⋅===

ππτ

Por lo que el torque necesario para q

( ) mNPaxmdT ⋅=⋅

== 05.4716

101170127.016

633 πτπ

Pero debido a que el momento de cedencia en el maneral es de 12.27N m, se concluye que el tornillo sin fin no fallara por esfuerzo cortante.

ara ellos puede calcularse un “área de esfuerzo a la nsión”, pero por lo común no se hace debido a que los esfuerzos axiales rara

vez son críticos.

sfuerzo de empuje en la cuerda (compresión) y su distribución entre los

a Figura-4.12 ilustra el flujo de fuerzas a través del perno y la tuerca usados para nir dos partes. La compresión entre los hilos del tornillo y la tuerca existe en los

ompresión directa con frecuencia

ra ada hilo, e 4/idd −

Carga axial Los tornillos que transmiten potencia están sujetos a esfuerzos directos “P/A” a la tensión y a la compresión. Pte

Ehilos en contacto Luhilos 1,2 y 3. Este tipo de cse llama empuje y el área usada para los cálculos de esfuerzo P/A es el área proyectada que, pa

( )22c s π . El e hilos en contacto como

e ve en la figura es t/p, por tanto: numero ds

Distribución de cargas sobre los dientes. FIGURA-4.12

( ) tpP

⋅=4σ A-4.17

dd i− 22π



Donde: P= es la fuerza aplicada. d= es diámetro mayor del hilo externo del tornillo.

. p= es t= es l a ecuación anterior da un valor promedio del esfuerzo de empuje. El esfuerzo no

está distribuido uniformemente debido a fa ores como la flexión en los hilos similar a la de las vigas en voladizo, y variaciones de manufactura respecto a la eometría teórica. Además, un estudio de la figura a revela dos factores

os tres hilos como si fueran elementos extra que soportan carga. La trayectoria más corta (y más rígida) es a través del hilos 1. por lo tanto soporta la mayor parte de la carga.

2. La carga aplicada ocasiona que la parte del perno que tiene rosca esté en tensión, en tanto que la parte correspondiente de la tuerca trabaja a la

aliviar la presión en los hilos 2 y 3.

argas columnares en tornillos que transmiten potencia y detalles de

o en cuenta el pandeo.

ebido a la geometría de la mordaza móvil y a las condiciones de trabajo bajo las

e las mordazas falsas, omitiendo el análisis esenta el corte tiene una sección transversal ermitiría en esta sección sería mucho mayor zas falsas.

s presentados en este elemento son muy ija y dado que debido a su geometría y mento no critico no se tomara en cuenta para

a

di= es el diámetro menor del hilo interno del tornilloel paso de la rosca. a longitud de la tuerca.

Lct

gimportantes que ocasionan que el hilo 1 soporte más de su parte de carga.

1. La carga se distribuye entre l

compresión. Las deflexiones resultantes aumentan ligeramente el paso del perno y disminuyen el paso de la tuerca. Esto tiende a

Cdiseño. Los tornillos largos que transmiten potencia, trabajando a la compresión deben diseñarse teniend MORDAZA MOVIL y MORDAZA FIJA Dcuales va a actuar, esta tendría que ser analizada únicamente por flexión la cual se presentará en mayor proporción sobre la parte superior de la mordaza donde se esta recibiendo la presión directa dpor corte ya que el área donde se prbastante amplia y la fuerza que se pque la permitida incluso en las morda Bajo la premisa de que los esfuerzoparecidos a los de la mordaza fdimensiones lo convierten en un elela elección de las fuerzas máximas plicables.



Tuercas y partes con rosca del tornillo sin fin.

fin que tiene rosca al final del vástago para su anclaje a de esfuerzo no importante que

carga máxima que se aplicará rga que se aplique no podría romper o desgarrar la

rte del tornillo no se presentan grandes cargas, ya ue el empuje del tornillo sobre la mordaza móvil reside en el área de contacto

La porción del tornillo sincon la mordaza móvil (ver Figura-4.13) es una zondeba considerarse en el análisis para determinar la a la prensa, ya que la cacuerda, dado que en esta paqque es la zona mostrada en la figura siguiente.

FIGURA-4.13

La parte roscada que forma el tornillo sin fin propiamente dicho si es critica para el

a carga de tensión directa P para romper una porción roscada de un perno o ando esfuerzos de corte o torsión) pueden

análisis, Carga de rotura en la porción con rosca de los pernos. Ltornillo (considerando que no están actuser determinados por la Formula A-4.18.

AmP σ= A-4.18 Donde:

P = Carga en libras para romper el tornillo. σm = Resistencia ultima a la tensión del material del tornillo o perno en libras

por pulgada cuadrada. A = Área de esfuerzo a tensión en pulgadas cuadradas obtenida de la tabla-6a

de roscas en tornillos. La cuerda hecha a la barra guía es una cuerda gruesa nacional unificada UNC de ¾ de pulgada, esta serie de cuerdas es comúnmente usada en la producción a granel de pernos, tornillo, tuercas y otras aplicaciones generales de ingeniería.



Es también utilizada para el roscado interior de materiales con baja resistencia a la tensión tales como el hierro colado, acero suave y materiales blandos (bronce, latón, aluminio, magnesio y plásticos) para obtener la resistencia óptima al desgarre de cuerdas interiores. Por lo tanto:

Si la resistencia ultima a la tensión del material es MpaLb 18627000 ==δ puu lg2

el área de esfuerzo a tensión de la Tabla 6a es La carga en Newton que se necesita para romper la parte con rosca del tornillo sin fin es:

2lg334.0 puAt = Y

NxP 11106317.8= KgxP 10107990.8=

Tabla 6a Dimensiones básicas de cuerdas UNC



BARRAS GUIAS Las fuerzas que actúan al comenzar a dar apriete a la prensa son las que se muestran a continuación

Las cuales generan fuerzas de reacción como a continuación se muestra: Si nos damos cuenta la fuerza generada por el tornillo sinfín provoca un momento al banco de soporte así como a las mordazas fija y móvil Figura-4.14, debido a que la fuerza aplicada por el tornillo sin fin no se encuentra sobre el eje de acción de las barras guía,

e y una

fuerza P.

FIGURA-4.14 donde P = a la fuerza generada en el tornillo sin fin de 3080.83N y 3962.54N Donde el esfuerzo permisible al cual serán sometidas las barras guías son dos, debido a que las barras guía contienen dos secciones transversales de diferentes diámetros.

e

Para poder apreciar mejor las reacciones en las barras guía haremos un corte perpendicular al eje de la barras c-c´, vemos que para mantener el equilibrio sencuentran actuando a través de ella un momento de flexión ePMo ⋅=



( )Mpa

mA809.10

01905.0 241t1 ===π

σ NP 83.3080

( )Mpa

mA902.13

01905.0 241t1 ===π

σ NP 54.3962

( )MPa

mN

AP 320.24

0127.083.3080

241t2 ===π

σ ( )

MPamN

AP 280.31

0127.054.3962

241t2 ===π

σ

por lo que le esfuerzo mayor en las barras guía corresponde a la sección con el diámetro menor de 0.0127 m. Pero como habíamos visto anteriormente en la barra guía no solo se generan fuerzas axiales, sino que también se encuentran actuando a través de ella un momento de flexión , por lo que necesitamos determinar el esfuerzo por flexión.

El esfuerzo por flexión esta determinado por:

ePMo ⋅=

O

O

IcM ⋅

=σ A-4.19

donde:

= Momento de inercia

l momento flector está determinado por:

MO = Momento Flector c = Radio de la sección transversal IO

ePMO ⋅=E A-4.20

onde: = fuerza axial obtenida del tornillo sin fin =15.87mm

55

terminado por:

dPe

NmmNMo 8928.48)01587.0(83.3080 == mNMo 88.62)01587.0(54.3962 ==

Y el momento de inercia esta de

Nm

64

4dIO⋅

=π A-4.21

( ) 9

4

102769.164O

Sustituyendo los valores de M

0127.0 −=⋅

= xm

flexión

πI

O y IO en la ecuación de esfuerzo por

MPax

mxNm 127.243102769.1

1035.68928.489

3

=⋅

= −

−

σ



Al comparar el esfuerzo flexión contra el esfuerzo ultimo del aluminio se puede oncluir que las barras guía fallaran por flexión en su sección transversal mas equeña.

Conociendo el esfuerzo de cedencia y último debido a la tensión parasado en nuestra prensa, podemos calcular la fuerza límite de la siguiente forma:

porcp

el material u

cMo Io

Io=∴=

cMo ⋅⋅ σσ A-4.19

Nmmx

mxPaxIoMo 102769.110186 496 ⋅⋅=

−σc

4021.371035.6 3 == −

Nmmx

mxPaxcIoMo 1575.29

1035.6102769.110145

3

496

=⋅

=⋅

= −

−σ

eMoPePMo =∴⋅= A-4.20

Nm

Nme

MoP 78.235601587.04021.37

===

Nm

Nme

MoP 271.183701587.01575.29

===

Por lo que la fuerza generada por el tornillo sin-fin no deberá exceder los 1837.271N, aplicando el factor de seguridad de 1.5 considerado anteriormente, tenemos que la fuerza máxima permisible es de

NNPadm 8477.12245.1271.1837

==

MORDAZAS FALSAS. En el caso de las mordazas falsas encontramos un cuerpo que va a estar soportando a otro al momento de aplicar la carga, como la fuerza aplicada en el área de contacto es axial y uniforme, la intensidad de fuerza por unidad de área o sea el esfuerzo entre ambos cuerpos se puede determinar mediante la ecuación.

AFP = A-4.22



En adelante nos referiremos a la fuerza axial y uniforme como fuerza de compresión.

AFc

C =σ A-4.23

Propiedades geométricas y actuación de las mordazas falsas.

FIGURA-4.15

maremos n cu ta q misma erza generada por el tornillo sinfín Figura-4.15, con lo que podremos obtener el

que sufre la mordaza falsa

Para obtener la fuerza de compresión to e en ue es lafuesfuerzo

KPammx

NAP

comp 912.5960508.01016.0

83.3080===σ

demás del esfuerzo de aplastamiento, las placas también se tendrán que rá imprimi una fuerza cortante

llo emplearemos la rmula del esfuerzo cortante en vigas:

Aanalizar por corte, ya que la mordaza móvil esta endo“V” con su borde superior sobre las placas Figura-4.16, para efó

ItVQ

tq

yxxy === ττ A-4.24

ue sirve para determinar el esfuerzo cortante en cualquier punto de la viga. Q



Desarrollando la ecuación del esfuerzo cortante para el caso de una viga rectangular, se llega a la

ubica al centro de la placa. Por lo que se puede aplicar

ra determinar el esfuerzo

conclusión que la distribución de esfuerzos cortantes es de tipo parabólica y que su esfuerzo máximo seconclusión que la distribución de esfuerzos cortantes es de tipo parabólica y que su esfuerzo máximo se

la siguiente fórmula pacortante máximo. la siguiente fórmula pacortante máximo.

AV

MAX 23

=τ A-4.25

V = fuerza cortante. secc

i el esfuerzo de corte del material es de 117 Mpa,

Despejando la fuerza cortante “V de la ecuación anterior:

FIGURA-4.16 Donde: A = área de la ión transversal. ión transversal.

SS

”,”,

32AV MAX ⋅

=τ

( ) NxmmxPaxV 3

6

1051.1353

0171.01016.1016.0210117=

⋅⋅=

TUERCAS Y PARTES CON ROSCA DE LAS BARRAS GUÍA



Desarrollando la ecuación del esfuerzo cortante para el caso de una viga rectangular, se llega a la

ubica al centro de la placa. Por lo que se puede aplicar

ra determinar el esfuerzo

AV

MAX 23

=τ A-4.25

FIGURA-4.16 Donde: V = fuerza cortante. A = área de la secc

i el esfuerzo de corte del material es de 117 Mpa, Despejando la fuerza cortante “V de la ecuación anterior:

( )3

2AV MAX ⋅=

τ NxmmxPaxV 3

6

1051.1353

0171.00210117=

⋅⋅=

as partes que contienen rosca en las barras guía son una zona de esfuerzo importante que debe considerarse en el análisis para determinar la carga máxima que se aplicará a la prensa, ya que la carga que se aplique no debe romper la uerda.

ecta P para romper una porción roscada de un perno o

onde: = = Resistencia ultima a la tensión del material del tornillo

At = Área de esfuerzo a tensión obtenida de las Tabla 6a de roscas en tornillos. La cuerda hecha a la barra guía es una cuerda gruesa nacional unificada UNC de ½ pulgada.

L

c a carga de tensión dirL

tornillo (considerando que no están actuando esfuerzos de corte o torsión) pueden ser determinados por la siguiente fórmula.

tSAP = A-4.26 DP Carga para romper el tornillo. S



Por lo tanto:

Si la resistencia ultima a la tensión del material

2lgpu17000 LbS =

Y el área de esfuerzo a tensión de la tabla 4a

La carga en libras que se necesita para romper la parte con rosca de las barras es:

2lg1419.0 puAt =

LibrasP 3.2412= NP 910.10729=

SELECCIÓN DE LA FUERZA DE TRABAJO PERMISIBLE. De las fuerzas de trabajo permisibles para cada una de las piezas, seleccionaremos la fuerza que provoque falla en alguna de ellas; para lo cual se nlistan a continuación:

Pieza Analizado por:

Esfuerzos presentados Fuerza P Permisible en Newton.

e

Tabla de fuerzas obtenidas en cada pieza.

Maneral. Flexión 145Mpa 175.81 N Compresión 14.49Mpa -

Pandeo 119.18KPa Tornillo sin Fin Cortante 30.507Mpa

Banco de Soporte No analizado Tensión 24.320Mpa 3080.83 Barras guía Flexión 243.127Mpa

Mordaza Móvil No analizado Mordazas Falsas Compresión 596.912Kpa

Mordaza fija No analizado Roscas

Tabla 7



Comparando todos los esfuerzos obtenidos se puede observar que las barras guía en su sección transversal menor fallaran por flexión, por lo que se debe de considerar el esfuerzo en eprensa. Ahora que hemos calculaingresarlas en el programasufre la prensa cuando se3080.83N generado por un momento de 12.27Nm aplicado al maneral.

stas piezas como el critico, para el calculo de toda la

do las fuerzas que actúan en la prensa podremos ANSYS, y así poder simular las deformaciones que le aplica una fuerza axial en el tornillo sin fin de



TRABAJANDO CON ANSYS

Figura-4.17 Una vez obtenido el ensamble dentro de Ansys Workbench el paso siguiente es nombrar cada una de las partes que conf ensamble tal como la nomenclat pa trabajar rograma de una manera más eficaz y eficiente, el primer paso es acceder a cada una de zas del ensamble rla se responda, ede apreci Figura-4.17.

orman el yura lo indica ra poder dentro del p

las piear e la y renombra gún cor como se pu n




Figura-4.18 Teniendo las piezas correctamente identificadas el paso siguiente es establecer las zonas de contacto y el tipo de contacto que existe entre las piezas antes mencionadas, debido a que el contacto puede tener diferentes características, tales como superficies con o sin fricción, contacto fijo, contacto rugoso o liso etc; de manera que el programa facilita esta parte del trabajo estableciendo las zonas de contacto en todo el ensamble pero no automatiza el tipo de contacto que hay entre las piezas del ensamble de manera que esa característica se debe trabajar de manera manual escogiendo el tipo de contacto que existe entre las zonas que tienen algún tipo de interacción unas con otras y esto se logra seleccionando cada una de las zonas previamente creadas y estableciendo el tipo de contacto que hay entre ellas justo como se puede apreciar en la figura posterior obsérvese que las zonas están coloreadas de azul y rojo para poder distinguirlas.


onforman nuestra Prensa se procede a establecer las condiciones de trabajo r efectuar la simulación, y para lograr esto se deben conocer las

ondiciones de trabajo de la Prensa tales como, los puntos donde esta va a estar

ntera se procede a ubicar la fuerza que será aplicada en este caso una fuerza aplicada longitudinalmente sobre el tornillo sin fin una vez echo esto se utiliza la herramienta de mallado para que el sistema pueda ocupar el método del elemento finito para la resolución de los cálculos y una vez pulsado el botón de mallado la figura queda mallada con todos los elementos es decir formas geométricas mediante las cuales se efectuaran dichos cálculos se puede apreciar dicha herramienta en la Figura-4.20.

Figura-4.19

Una vez establecidos los tipos de contactos entre cada una de las piezas que cpara podecapoyada y que tipo de apoyos tendrá, en nuestro caso se apoyara del banco soporte y el tipo de apoyo se considerará como empotre es decir totalmente fijo y con sus correspondientes reacciones a las fuerzas aplicadas de igual forma se tendrá como apoyo adicional las tuercas que la sujetan al banco soporte en las mismas condiciones es decir como empotre, una vez establecidas las condiciones de fro



Figura-4.20

Echa esta acción se tiene todo lo necesario para correr la solución del problema y lo único que resta es darle un clic al boton solve y el programa empezara a gestionar para calcular la solución que se le demanda y lo que se traducirá en

ostrar los esfuerzos equivalentes en todo el ensamble producto de la fuerza ediante el tornillo sin fin, una vez que el sistema a terminado de

laborar la solución se tiene la opción de que resultados mostrar y para nuestro

maplicada mecaso se escogen los resultados de esfuerzos equivalentes o Von Mises y el sistema muestra el resultado de las deformaciones y esfuerzos según la carga aplicada como se puede observar en la figura, nótese también que los estos están coloreados de diferentes tonalidades para poder distinguir los esfuerzos mínimos de los máximos.



Figura-4.21

l sistema es capaz también de mostrar una animación simulando la deformación

Esufrida por el ensamble en cuestión.



Project Author

David Cortez Villar / Gibrán Consuelos Salas

Subject

Simulacion de Prensa de Banco Mecánica sometida a carga por medio de sinfin

Prepared For

Diseño, Modelado, Control y Manufactura de Elementos Mecánicos

ANSYS 10.0

l

Project Created

Wednesday, August 23, 2006 at 12:11:32 PM

Project Last Modified

Monday, August 28, 2006 at 5:47:03 PM

Report Created Monday, August 28, 2006 at 11:18:45 PM

Software Used

Database

C:\Documents and Settings\Ing.Gibran Consuelos\Mis documentos\Prensa de Banco.dsdb



1. Resumen

sta información del diseño y del análisis de documentos del informe se creó y mantuvo on el programa del software de la ingeniería de ANSYS®. Cada panorama enumerado bajo representa una simulación completa de la ingeniería.

anorama 1

Basado en el ensamble Iges "C:\Documents and Settings\Ing.Gibran Consuelos\Mis documentos\ensamble.igs".

Considerando el efecto del contacto cuerpo a cuerpo, cargas y soportes estructurales.

Factores y márgenes de seguridad calculados basados en la tensión equivalente máximo junto con resultados estructurales

No hay criterio de convergencia definido. No hay criterios de alerta definidos. Vea el panorama 1 abajo para los detalles y el apéndice de

soporte A1 para las figuras correspondientes

Eca

P



2. Introducción

The ANSYS CAE (Computer-Aided Engineering) software program was used in conjunction with 3D CAD (Computer-Aided Design) solid geometry to simulate the behavior of mechanical bodies under thermal/structural loading conditions. ANSYS automated FEA (Finite Element Analysis) technologies from ANSYS, Inc. to generate the results listed in this report.

Each scenario presented below re eering simulation. The definition of a simulation include gn such as material properties per body, contact behavior betwe nd types and magnitudes of loading conditions. The results of a sim ay perform and how the design might be improved. Multiple scenarios allow comparison of results given different loading conditions, materials or geometric configurations.

Convergence and alert criteria may be def ny of the results and can serve as guides for evaluating the quality of calculated results and the acceptability of values in the context of known de

Solution history provides a means of a lity of results by examining how values change during successive iterations of solution refinement. Convergence criteria sets a specific limit on the allow ia is said to be "converged".

Alert criteria define "allowable" range Alert ranges typically represent known aspects of the design specification.

All values are presented in the unit system.

Notice

Do not accept or reject a design based solely on the data presented in this report. Evaluate designs by conside est data and the practical experience of design engineers and analysts. A quality approach to engineering design usually mandates physical testin eans of validating structural integrity to a measured precision.

presents one complete engins known factors about a desien bodies (in an assembly), a

ulation provide insight into how the bodies m

ined for a

sign requirements.

ssessing the qua

able change in a result between iterations. A result meeting this criter

s for result values.

"SI Metric (m, kg, N, °C, s, V, A)"

ring this information in conjunction with experimental t

g as the final m



os al Efectos de Material No lineal Caja de limite (m) Masa (kg)

Volumen (m³) Nodos Elementos

Table 3.1.1. CuerpNombre Materi

"Tuerca de Sinfín" "Acero estructural" Si 1.2×10-2, 2.19×10-2, 1.9×10-2

1.92×10-2 2.44×10-6 1238 652 "Tuerca de Soporte" "Acero estructural" Si 1.2×10-2, 2.19×10-2, 1.9×10-2

1.92×10-2 2.44×10-6 1238 652 "Tuerca de Soporte" "Acero estructural" Si 1.2×10-2, 2.19×10-2, 1.9×10-2

.92×10-2 2.44×10-6 1238 652 daza Fija" "Acero estructural"

1"Tuerca de Mor Si 1.2×10-2, 2.19×10-2, 1.9×10-2

1.92×10-2 2.44×10-6 1238 652 "Mord za a Falsa" "Acero estructural" Si 4.76×10

-5

"Acero estructural"

-3, 5.08×10-2, 0.1 "Guía de

0.19 2.44×10 1062 162 Mordaza" Si 0.3, 1.9×10-2, 1.91×10-2

"Mo z

0.53 6.78×10 1976 1117 rda a Soporte" "Acero estructural"

-5

Si 3.81×10-2, 4.76×10-2, 0.10.92 1.18×10 1439 236

"Tuer a

-4 c de Mordaza Fija" "Acero estructural" Si 1.2×10 , 2.19×10 , 1.9×

1.92×10

-2 -2 10-2

"Muñón

-2 2.44×10-6 1238 652 de Maneral" "Acero estructural" Si 1.9×10-2, 1.9×10-2, 2.38×10-2

"Cilindro

4.17×10 5.31×10 962 594 de Maneral" "Acero estructural"

-2 -6

Si 9.15×10-3, 9.15×10-3, 0.12 89 "Muñ

6.04×10-2 7.7×10-6 1089 5ón de Maneral" "Acero estructural" Si 1.91×10-2, 1.91×10-2, 2.38×10

3.64×10

-2

"Mordaz

-2 4.64×10-6 1088 627 a Falsa" "Acero estructural" Si 4.76

0.19 2.44×10×10-3, 5.08×10-2, 0.1

"Tornillo sin Fin" "Acero estructural"

-5 1062 162 Si 0.3, 1.91×10-2, 1.91×10-2

0.54 6.94×10-5 3231 1833 "Guía de Mordaza" "Acero estructural" Si 0.3, 1.9×10-2, 1.91×10-2

0.53 6.78×10-5 1976 1117 "Mordaza Móvil" "Acero estructural" Si 5.08×10-2, 6.35×10-2, 0.1 1.6 2.04×10-4 5356 3350 "Mordaza Fija" "Acero estructural" Si 5.08×10-2, 6.35×10-2, 0.1 1.78 2.27×10-4 5232 3229



3. Scenario 1

The bounding box for all positioned bodies in the model measures 0.37 by 8.06×10-2 by 0.17 m

"Mesh" contains 30663 nodes and 16276 elements.

3.2. "Environment"

Simula

An s

ario.

3.1. "Model"

"Model" obtains geometry from the Iges assembly "C:\Documents and Settings\Ing.Gibran Consuelos\Mis documentos\ensamble.igs".

along the global x, y and z axes, respectively. The model has a total mass of 6.53 kg.

The model has a total volume of 8.32×10-4 m³.

3.1.2. Mesh

"Mesh", associated with "Model" has an overall relevance of 0.

No mesh controls specified.

tion Type is set to Static

aly is Type is set to Static Structural

"Environment" contains all loading conditions defined for "Model" in this scen



3.2.1. Structural Loading Table 3.2.1.1. Structural Loads TABLE°3.2.1.1°STRUCTURAL LOADS Name Type Magnitude Vecto Rotar tion Reaction Force “Force” “Surface 3080.83°N 3080 N°x N/A .83° N/A “Remote Remote 1.0°m [-1.0°m°x, [-°x, -y°, 2.49x108N Displacement” Displacement -°y, -°z-°z] Reaction Reaction Reaction Location Behavior Associated Force Moment Moment Bodies Vector N/A N/A N/A N/A N/A “Tornillo Sinfín” 2.49x108N°x, 0.0°N m°x, -1.0°m°x, 0.0°N°y, 0.0°N m 0.0°N m°y, 0.0° defm°y, ormable “Mordaza 0.0°N°z 0.0°N m°z 0.0°m°z Soporte”

3.2.2. Structural Supports Table 3.2.2.1. Structural Supports Name Type Reaction Reaction Reaction Reaction Asso Force Force Vector M t M

ciated

d 1. a

.58 N·m x "Mordaza

upport" Suppor -3.6×107 N y 38,407.82 N·m y Soporte" 1.91×106 N z] 9.52×106 N·m°z

rictionless Frictionless 2.4×108 N [-7.91×10-9 N x 1.5×107 N·m -2.76×106 N·m x "Mordaza upport 2" Support -2.38×108 N y 2.37×106 N·m y Soporte"

2.67×107 N z] 1.46×107 N·m z] ixed Fixed 6.37×107 N [-2.05×107 N x [1.29×106 N·m x, "Tuerca de upport 2" Surface 5.99×107 N y 1.3×106 N·m 194,552.03 N·m y Soporte"

7.39×106 N z] 66,701.51 N·m z]

NOTE: If a body contains two or more supports that share an edge or vertex, use caution in evaluating the listed reaction forces at those supports. Calculation of reaction forces includes the forces acting along bounding edges and vertices. When supports share edges or vertices the global summation of forces may not appear to balance.

omen oment Vector Bodies "Fixed Fixe 02×107 [1.01×107 N x 405,412.98 [-165.88 N·m x "MordazSupport" Surface N 1×10 , -1.9 Nm 7,476.41 N·m y 6 Fija" 677.99 N z] -405,344.0 N·m z] "Frictionles Frictionless 3.61×107 N [-1.05×10-9 N x [3S "FS "FS



3.3. "Solution"

set to Program Controlled

Large Deflection is set to Off

"So i e for "Model" given loading conditions defined in "En ro

ansion calculations use a constant reference temperature of 22.0 °C for all bodies in eoretically, at a uniform temperature of 22.0 °C no strain results from thermal

expansion or contraction.

Name cope Minimum Maximum Minimum Maximum Alert Occurs On Occurs On Criteria 0.0 Pa (not 3.46×1012 Pa Tuerca de Mordaza None

Stress" In "Model" updated) (not updated) Soporte Soporte

Solver Type is

Weak Springs is set to Program Controlled

lut on" contains the calculated responsvi nment".

Thermal exp"Model". Th

3.3.1. Structural Results Table 3.3.1.1. Values

"Equivalent “All Bodies

Convergence tracking not enabled.



afety

terial.

ert C

3.3.2. Equivalent Stress Sable 3.3.2.1. Definition T

Name Stress Limit Stress Tool" Yield strength per ma"

Table 3.3.2.2. Results Name Scope Type Minimum Al riteria

-5"Stress Tool" All Bodies In "Model" Safety Factor 7.23×10 (not updated) None

Convergence tracking not enabled.

el" tant Properties

ame Value

sive 5

0.3

Appendices A1. Scenario 1 Figures

No figures to display.

2. Definition of "Structural SteA

Table A2.1. "Structural Steel" ConsNCompressive Ultimate Strength 0.0 Pa C Yie th ×108 Pa ompres ld Streng 2.Density 7,850.0 kg/m³ Poisson's Ratio T ×108 Pa ensile Yield Strength 2.5Tensile Ultimate Strength 4.6×108 Pa Young's M lus ×1011odu 2.0 Pa Thermal Expansion 1. 10 1/°C Specific Heat 434.0 J/kg·°C

2× -5

Thermal Conductivity 5 W/m·°C60. Relative Permeability 0,000.0 1

1.7× -7Resistivity 10 Ohm·m Table A2.2. Alternating Stress



Mean Value 0.0

TCyable A2.3. "Alternating Stress"

cles Alternating Stress 10.0 4.0×109 Pa 20.050.0 1.9×109 Pa 100.0 1.41×109 Pa 200.0 1.07×109 Pa 2,000.0 4.41×108 Pa 10,000.0 2.62×108 Pa 20,000.0 2.14×108 Pa 100,000.0 1.38×108 Pa 200,000.0 1.14×108 Pa 1,000,000.0 8.62×107 Pa

2.83×109 Pa

Table A2.4. Strain-Life Parameters



Table A2.5. "Strain-Life Parameters" Strength Coefficient 9.2×108 Pa Strength Exponent -0.11 Ductility Coefficient 0.21 Ductility Exponent -0.47 Cyclic Strength Coefficient 1.0×109

is Report

le lists the f need to include for posting this report to an ntranet web serve ng this report to a different location. Store all

lder as the HTML page.

erated in the folder "C:\Documents and Settings\Ing.Gibrán Consuelos\Datos de programa\Ansys\v100\".

Table A3.1. Files Included In This Report File Name Description "DSReport.htm" This HTML page. "StyleSheet.css" The Cascading Style Sheet used to format the HTML page. "Presentación1.jpg" The Company image displayed at the top of the title page. "AnsCompanyLogo.gif" The ANSYS image displayed at the top of the title page. "Table0001.png" Table A2.2. "Alternating Stress" Alternating Stress "Table0002.png" Table A2.4. "Strain-Life Parameters" Strain-Life Parameters

Pa Cyclic Strain Hardening Expo 0.2 nent

A3. Distributing Th

The following tab iles that you Internet or I r or for movifiles in the same fo

This report was originally gen



CAPITULO V



EXTENSOMETRÍA ELÉCTRICA Si tomamos en cuenta que las ecuaciones tradicionales que se emplean en el diseño estructural se han obtenido bajo ciertas suposiciones de aproximación, y les agregamos las características con las que se ensayaron los materiales a utilizar, resulta evidente que en ciertos casos de diseño óptimo será necesario contar con técnicas más modernas para el ensayo no sólo de los materiales, sino del prototipo mismo. De esta forma, se han desarrollado técnicas no destructivas, que nos permiten la determinación del estado de esfuerzos de casi cualquier elemento estructural; sometido a las condiciones reales de trabajo y por períodos tan prolongados como sea necesario, todo ello aunado a la enorme ventaja de un monitoreo electrónico que nos permite la obtención de información de una precisión y confiabilidad excelentes y con ello, la caracterización de los elementos estructurales se puede dar con absoluta seguridad desde las pruebas en prototipo. Es así como nacen técnicas de análisis experimental de esfuerzos no destructivas, como las lacas frágiles, líneas de Moire, fotoelasticidad y extensometría eléctrica entre otras; ésta última de una aplicación extensiva en todos los campos de la ingeniería, aunque inexplicablemente poco difundida en nuestro país, razón por la cual la abordaremos en este trabajo, esperando que pueda convertirse en una herramienta importante para la optimación de nuestros diseños estructurales y el monitoreo de obras. La extensometría eléctrica se emplea como principal técnica experimental de análisis de tensiones, auxiliándola y complementándola eventualmente con la fotoelasticidad y el método de los elementos finitos por medio de ANSYS. La extensometría eléctrica es una técnica de medida de deformaciones que utiliza un censor llamado galga extensométrica La extensometría eléctrica es una técnica que nos permite obtener el estado de deformación con un alto grado de exactitud, lo que, aunado a su facilidad de instalación y bajo costo, la convierte en una herramienta indispensable en la ingeniería moderna. Resulta evidente entonces que si contamos con una lectura confiable del estado de deformación, podemos saber a qué valores de esfuerzo trabaja ese elemento, lo que ya en sí es un dato valiosísimo, pues nos permitiría comprobar si los valores de nuestro cálculo estructural corresponden a los obtenidos experimentalmente, con lo que evitaríamos el riesgo de sub-dimensionamiento o sobre-dimensionamiento de esos elementos estructurales; por otro lado nos ayudaría a verificar el grado de aproximación de nuestros cálculos y a corregir, en su caso, nuestros errores.



Una galga extensométrica consiste en una fina película metalica en forma de hilo plegado depositada sobre una lámina de plástico aislante de algunas micras de espesor.

FIGURA-5.1 Cuando la galga se pega sobre la superficie de una pieza, sufre las mismas deformaciones al ser sometida a cargas. Así el hilo metálico experimenta un alargamiento o acortamiento que modifica su resistencia eléctrica. La variación de resistencia se puede evaluar con precisión en un equipo de medida, y es proporcional a la deformación de la galga según la dirección en la que esta situada:

nKRR ε⋅=

Δ A-5.1

Por tanto una galga extensométrica puede medir la deformación longitudinal unitaria εn en el punto P en que se encuentra situada y según la dirección u (α, β, γ) en la que esta orientada Figura-5.2.



PREPARACIÓN DE SUPERFICIES PARA EL PEGADO DE EXTENSÓMETROS Anteriormente, dijimos que los extensómetros son finísimos dispositivos que deberían ser íntimamente pegados al elemento estructural que se pretende analizar; esta acción es particularmente importante, debido a que el extensómetro habrá de transmitir íntegramente las pequeñísimas deformaciones que sufra la superficie del material en que se encuentre instalado, por lo que, cualquier falla, burbuja ó impureza, podría dar origen a lecturas erróneas; con las obvias peligrosas consecuencias que podrían darse al interpretar valores de esfuerzos falsos. Veremos a continuación las técnicas de preparación de las superficies y de pegado, que se recomiendan. FIGURA-5.2 PREPARACIÓN DE SUPERFICIES. Los extensómetros pueden ser satisfactoriamente pegados en casi cualquier superficie sólida, si ésta es adecuadamente preparada. Aunque existen varias técnicas disponibles para la preparación de superficies, las técnicas y procedimientos que describiremos a continuación, han sido cuidadosamente desarrolladas y extensamente probadas; (según indica el manual, son ideales tanto para pegamentos M-Bond 200 como M-Bond AE-10). El propósito de la preparación es desarrollar una superficie químicamente limpia, con una rugosidad superficial adecuada y una alcalinidad de un ph neutro, y un trazado visible de líneas de referencia para la orientación del extensómetro. El sistema Micro Measurements de preparación de superficie de aluminio y acero, se reduce a cinco operaciones básicas: • Desengrasado • Lijado de superficie • Trazado de ejes de referencia • Acondicionador • Neutralizador



UBICACIÓN Y PROCEDIMIENTO Los extensometros serán colocados en los puntos cuyo razonamiento deductivo nos indique los mayores desplazamientos, los cuales deberán coincidir con los desplazamientos obtenidos mediante el software Ansys, asi como con los desplazamientos obtenidos teóricamente. Para el desarrollo del método de trabajo antes descrito se requieren de los siguientes materiales: Galgas Extensometricas Carateristicas: Factor de corrección con 24°C = 2.075 +/- 0.5 % Resistencia en Ohms con 24°C = 120 +/- 0.4 % Gage Type : EA-13-060 RZ-120 Productos Químicos para tratar el material que será objeto de estudio. -Alcohol Isopropílico: Este se utiliza para limpiar la superficie donde se adhiera la Galga Extensometrica. -Acondicionador y Lija del 400 y 600: Estos elementos se utilizan para limpiar de manera abrasiva la superficie ya trabajada con el alcohol, esto para que la superficie esté completamente libre de imperfecciones. -Una vez lijada la superficie esta deberá ser marcada por un lápiz normal bien afilado.



-Neutralizador: Este componente químico se ocupa para anular al acondicionador ya que como se menciono cualquier partícula de polvo o burbuja puede afectar las mediciones que se pretenden realizar y de igual forma remueve el grafito dejado por el lápiz sin eliminar la marca de este. Una vez preparada la superficie como se describió anteriormente y con los elementos mencionados se prepara la Galga Extensométrica con los componentes necesarios: -Sección de Vidrio -Diurex -Galga Extensometrica El primer paso es depositar la galga en la sección de vidrio, después se procede a cortar una tira de diurex suficiente la cual se adherirá a la galga junto con el vidrio, el objetivo de esta acción es tener una forma de manipular la galga sin dañarla. El segundo paso una vez teniendo la galga adherida al diurex es despegarla del vidrio y pegarla en la zona de prueba preparada anteriormente que será objeto de nuestro análisis, por medio de las marcas que se realizaron en la sección de la viga que se preparo. Una vez realizado esto se procede a pegar la galga por medio de un adhesivo especial el MBOND-200 el método de pegado consiste en ir despegando progresivamente el diurex de la sección de la viga hasta llegar hasta donde se encuentra la galga una vez despegada sin despegar completamente el diurex se aplica el pegamento suficiente al metal y una vez echo esto se vuelve a pegar el diurex junto con la galga en la zona donde se aplico el pegamento y se presiona durante 20 seg. con un trozo de teflón para evitar que se peguen los dedos sobre dicha zona. -Rosin Solve: Este solvente tiene el objeto de remover el adhesivo del diurex sin remover el adhesivo que se aplico para pegar la galga, para lograr esto se debe ir despegando poco a poco el diurex e ir aplicando el solvente lo que va removiendo el diurex hasta que se llega a quitar completamente. De esta misma forma se adhieren las terminales para poder conectar el puente para registrar las mediciones. -Cable Trifilar: Este cable el cual su característica especial es que la conductividad que tiene es uniforme, independientemente de su longitud. Para poder obtener una medición correcta es necesario medir previo a la carga la resistencia de las galgas que para nuestro no deben variar del indicado en mostrado en el formato de información general.



Una vez pegadas la galga y las terminales se procede a conectar los cables y el puente, primero se hace el puente entre la galga y las terminales y después se conecta en las terminales el cable trifilar.

FIGURA-5.3 De esta manera se tendrá instrumentada la prensa de banco que será objeto de nuestro estudio y se encuentra lista para ser cargada y verificar las mediciones



Una vez instrumentada la viga se procede a colocarla en el sitio donde se efectuará la prueba así como las conexiones correspondientes. Los alambres trifilares se conectan al distribuidor de canales y de ahí al indicador de deformaciones tal y como se observa en las figuras siguientes:

Medidor de Desplazamientos Distribuidor de Canales



Una vez fijo en los soportes y conectado a los dispositivos mencionados se procede a efectuar una conexión de tipo Cuarto de Puente como la mostrada en la Figura-5.4. La conexión consiste en compensar las mediciones tanto por resistencia como por temperatura es por eso que los puntos comunes se conectan a los bornes blanco y amarillo y el independiente se conecta al borne negro como se muestra en las figuras anteriores.

FIGURA-5.4 Para poder efectuar las mediciones es necesario primero seleccionar el canal al cual esta conectado el extenso-metro que vamos a trabajar, este se selecciona mediante la perilla selectora del distribuidor de canales, Figura-5.5.

FIGURA-5.5 Una vez seleccionado el canal se procede a calibrar el medidor de desplazamientos mediante las perillas selectoras de balance así como las de gage factor Figuras-5.6, que son las que se ocupan para escoger el factor de medición que para nuestro caso fueron micras para los desplazamientos y para ajustar de forma fina se ocupa la perilla de ajuste a cero:

FIGURAS-5.6 Una vez calibrado el dispositivo se procede a aplicar la carga a la prensa de aluminio que vamos a estudiar.



La forma en que procederemos a medir los desplazamientos así como la aplicación de la fuerza es de la siguiente forma: Las mediciones serán tomadas cada 20 seg. y por medio de un torquímetro procederemos a aplicar el torque o momento calculado anteriormente de forma lenta, una vez alcanzado los primeros 20 segundos nos detendremos, pero sin soltar el torquímetro y tomaremos la primera medición de los extensómetros, de la misma forma procederemos cada 20 seg., hasta alcanzar el torque calculado.

DATOS OBTENIDOS: Galga 20seg 40seg 60 s 80 s 100 s 120 s 140 s 160 s 1 -13 -46 -80 -263 -287 -311 -380 -315 2 900 1370 1615 2126 2250 2410 2464 2799 3 -330 -200 -300 -400 -204 -202 4 -20 -45 224 13 130 70 5 165 250 515 450 353 355

TABLA 5.1 Para las galgas 3, 4, 5 que comprenden la roseta tenemos medidas solamente hasta los 120 seg., debido a que el puente entre las galgas y los cables trifilares de la roseta se rompieron, esto fue provocado por el giro del tornillo sin-fin asi como por la longitud del cable. Con los datos de la Tabla 5.1 podemos determinar el torque por medio del cual la prensa falla en las piezas barras guía como se muestra en las Figura-5.7 y Figura-5.8 El cual debe de ser semejante al calculado anteriormente que es de 12.27Nm, este momento genera una fuerza axial sobre el tornillo sin-fin de 3080.83 N



FIGURA-5.7 Por medio de la ecuación

εσ

=E A-5.2

donde: E es el modulo de elasticidad.

σ es el esfuerzote por tensión. ε es la deformación. Por lo que el esfuerzo es:

εσ ⋅= E A-5.3 Mediante el esfuerzo obtenido de la ecuación anterior podemos calcular el momento flector MO, de la ecuación.

O

O

IcM ⋅

=σ A-5.4

FIGURA-5.8 MO = Momento Flector c = Radio de la sección transversal IO = Momento de inercia



cIM O

O⋅

=σ A-5.5

El momento obtenido nos servirá para determinar la fuerza P de , si nos damos cuenta este orden de formulas lo ocupamos para el calculo del esfuerzo por flexión en las barras guía, debido a que el mayor esfuerzo que se presenta en la prensa es de 243.127MPa.

ePMo ⋅=

eMP O= A-5.6

MO momento flector P = fuerza axial = W fuerza axial en el tornillo sin-fin obtenida de un torque e =15.87mm Para obtener el torque debido a W, lo obtenemos como sigue:

Lcos

cos

2 Bff

nmdnLmWd

T +⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛=

απ

α

T = torque aplicado en el maneral ffb = 0.5415N L = paso del tornillo = 25x10-3m α = 30° la mitad del ángulo entre diente y diente dm = diámetro medio de la tuerca = 16.456225x10-3 Ahora procedemos a determinar el torque mediante el cual las barras guía fallaron, para ello utilizaremos los valores de la Tabla 5.1



Galga 20 40 60 80 100 120 140 1601 -13 -46 -80 -263 -287 -311 -380 -3152 900 1370 1615 2126 2250 2410 2464 2799

micro 1.00E-06

-1.30E-05 -4.60E-05 -8.00E-05 -2.63E-04 -2.87E-04 -3.11E-04 -3.80E-04 -3.15E-049.00E-04 1.37E-03 1.62E-03 2.13E-03 2.25E-03 2.41E-03 2.46E-03 2.80E-03

E = 6.89E+10 Pa

8.96E+05 3.17E+06 5.51E+06 1.81E+07 1.98E+07 2.14E+07 2.62E+07 2.17E+07 Pa6.20E+07 9.44E+07 1.11E+08 1.46E+08 1.55E+08 1.66E+08 1.70E+08 1.93E+08 Pa

c = 6.35E-03d = 0.0127

1.277E-09

1.80E-01 6.37E-01 1.11E+00 3.64E+00 3.98E+00 4.31E+00 5.27E+00 4.36E+00 Nm1.25E+01 1.90E+01 2.24E+01 2.95E+01 3.12E+01 3.34E+01 3.41E+01 3.88E+01 Nm

e = 0.01587

1.14E+01 4.02E+01 6.98E+01 2.30E+02 2.51E+02 2.72E+02 3.32E+02 2.75E+02 N7.86E+02 1.20E+03 1.41E+03 1.86E+03 1.96E+03 2.10E+03 2.15E+03 2.44E+03 N

W = Pffb = 0.5415 NL = 2.50E-02 mα = 30 gradosdm = 1.65E-02 m

5.87E-02 1.73E-01 2.91E-01 9.27E-01 1.01E+00 1.09E+00 1.33E+00 1.11E+00 Nm3.14E+00 4.77E+00 5.62E+00 7.40E+00 7.83E+00 8.39E+00 8.57E+00 9.74E+00 Nm

Torque aplicado en el maneral

Micro Deformaciones

Esfuerzo respectivo debido a las deformaciones

Momentos de Inercia

Fuerza Axial

εσ

=E εσ ⋅= E

cIM O

O⋅

=σ

64

4dIO⋅

=π

eMP O=

Lcos

cos

2 Bff

nmdnLmWd

T +⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛=

απ

α

TABLA 5.2 De los datos obtenidos en la Tabla 5.2 podemos concluir que el torque necesario para que la pieza falle es de 8.57Nm, que es menor al obtenido mediante cálculo que es de 12.27Nm.



CONCLUSIONES: Al comparar los datos de campo obtenidos contra los de Ansys y los calculados teóricamente podemos concluir que el análisis por medio del software Ansys, así como el análisis teórico deben de ser acompañados de alguna técnica de análisis experimental de esfuerzos como lo son las lacas frágiles, líneas de Moire, fotoelasticidad y extensometría eléctrica entre otras; ya que como anteriormente se menciono la extensometría eléctrica que fue ocupada en este reporte es una técnica que nos permite obtener el estado de deformación con un alto grado de exactitud. Como podemos ver, el momento de 8.57 Nm obtenidos mediante la extensometría no puede ser aplicado a la prensa ya que este puede fracturar las barras guía. Por medio de la extensometría podemos corroborar que los cálculos teóricos fueron aplicados correctamente, ya que como se había predicho las barras guía son las que fallarían. Una de las recomendaciones que se puede dar después de haber efectuado las pruebas anteriores, es la de maquinar las barras guía de un material mas resistente.



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