Elaboración de un Piñón Engrane Cónico Recto con Acero Cold Rolled 1018 (UPIICSA)

• Introducción al
  trabajo de Manufactura Industrial II
• Descripción del
  Proceso
• "Piñón
  Engrane Cónico Recto"
• Característica de
  la Maquinaria y Equipo
• Características del
  material empleado
• Acero Cold Rolled 1018 con
  Tratatamiento Térmico
• Conclusiones
• Trabajos de
  Ingeniería Industrial de UPIICSA del
  IPN
• Anexo 1: Usos y aleaciones
  del aluminio
• Anexo 2: Datos Acerca del
  autor
• Bibliografía

 Introducción
al trabajo de
Manufactura
Industrial II

Para todo crecimiento de un profesional se necesita
contar con experiencia, habilidad, destreza, aptitud, actitud y
desarrollo de
los conocimientos adquiridos en su preparación, es por eso
la importancia de realizar proyectos en los
cuales se aplique y se explore el campo a través de
estudios y proyectos realizados en el ámbito laboral, en el
cual se forma una concepción más amplia  y
concisa de los que es capaz de desarrollar y cambiar realizando
un buen análisis y estudio.   

Es por eso que en el trabajo
siguiente se muestra un
estudio realizado a un proceso de
manufactura que va desde el diseño
de la pieza hasta el costo de
fabricación considerando costos directos e
indirectos.

 El objetivo
principal es conocer y comprender como se lleva a cabo el proceso
de fabricación  considerando todos los aspectos que
actúan en la obtención de la misma. Todo ese
estudio esta amparado por medio de cálculos y dibujos que
nos ayudan a determinar lo antes dicho.

Objetivos 

• Conocer y analizar el proceso de fabricación
  de una pieza en general. 
• Calcular el tiempo de
  fabricación, así como el costo de la
  misma. 
• Aplicar los conocimientos para el cálculo
  de parámetros, tomando en cuenta equipo, maquinaria,
  mano de obra y costos. 
• Realizar el estudio analítico de cada procedimiento
  de acuerdo a la pieza a analizar, tomando en cuenta las
  diferentes alternativas. 

Descripción del
Proceso

"Piñón Engrane Cónico
Recto" 

Material: ACERO 1018 O  COLD ROLLED  (C 0.1% –
0.3%).

Barra de 3m de Diámetro 76.2 mm
(3pulgadas) 

 Característica de
la Maquinaria y Equipo 

Sierra 

Sierras de cinta Rusch, de origen austríaco,
está fabricada en Italia por
Construcciones Mecánicas Scortegagna. Con capacidad de 770
x 500 milímetros.

Entre los aspectos técnicos más
destacables están: 

– El control total de
todos los parámetros del corte como: velocidad de
paso de la hoja, velocidad de bajada del arco, posicionamiento
del arco para corte angular, precisión de la
alineación de la hoja mediante alta tensión y
sistema
dinámico de corrección de la verticalidad de la
hoja, etc.

– La rigidez estructural contra deformaciones y
vibraciones. 

– El dimensionado de la motorización de alto
coeficiente de seguridad. 

– Los componentes eléctricos y mecánicos
universales de alta calidad. 

– Los controles numéricos de altísimas
prestaciones y
programación abierta especialmente
diseñados para todo tipo de secuencias y ciclos de
corte. 

Torno 

El torno automático Mikra 36 de Mupem tiene un
cabezal con una capacidad máxima en barra redonda de 36
mm, y la velocidad del husillo es de 4.500 rpm. 

Su motor principal
es asíncrono con variación vectorial de la
velocidad con una potencia
estándar de 3 kW. 

Los carros verticales tienen un curso total de 35 mm, y
una regulación longitudinal manual de 30 mm.
El carro cruzado para los ejes X y Z disponen de 4 herramientas,
y el diámetro de alojamiento de las herramientas es de
25,4 mm. El curso máximo de trabajo del eje X es de 190 mm
y del eje Z es de 160 mm. La velocidad de desplazamiento es de 30
m/min. 

Dispone de un subhusillo síncrono con un
diámetro de la pinza de 36 mm, un potencia de motor de 1,3
kW y una velocidad sincronizada con husillo principal. El sistema
de segundas operaciones necesita llevar un subhusillo
síncrono y puede realizar 2 posiciones. 

La capacidad del tanque del sistema de refrigeración es de 60 litros, con un
caudal de 30 l/min a una presión de
1,5 bar. 

La superficie ocupada en planta es de 2.580×1.400 mm. El
peso neto aproximado es de 1.400 kg. 

Fresadora 

Fresadora de bancada fija Chevalier están
diseñadas para dar respuesta a la demanda de
alta producción y alta precisión. Estas
máquinas son la solución más
flexible y económica para el fresado de piezas hasta 1.000
x 500 mm. 

Las diferentes configuraciones permiten disponer de
cabezales con bajada de caña y cabezales giratorios tipo
cartucho. 

 2040MB 2040HB

Mesa 1.370 x 330 1.370 x 330

Recorridos 1.020 x 510 x 610 1.020 x 510 x
610

Husillo ISO 40 5.000
rpm ISO 40 6.000 rpm

Potencia 5 CV 10 CV

Peso 3.000 kg 3.600 kg

Roscadora

El modelo
RNR-20.400 de CMA es la máquina neumática más potente de la gama,
pudiendo roscar desde M-3 hasta M-24. 

El motor neumático de este modelo posee dos
velocidades, 400 y 115 rpm, las cuales permiten ser rápido
con las pequeñas métricas y potente con las
grandes. El cambio de
velocidad puede ser realizado fácilmente con un giro en el
cuerpo del motor. Este modelo puede ser suministrado con una mesa
de chapa de 800 x 600. 

Los modelos
neumáticos están preparados para trabajar con
aire a
presión, montando un motor neumático con sentido de
giro de entrada y salida y cabezal de cambio
rápido. 

 Taladro 

TALADRO IRSASA RHS-32: Rapido. Ø acero 25 mm,
Ø fundicion 32 mm,
carrera husillo 150 mm, carrera columna 430
mm.  

Características del material
empleado 

Los aceros son aleaciones de
hierro
carbono, aptas
para ser deformadas en frío y en caliente, generalmente el
porcentaje de carbono no excede del 1,76%. 

El acero se obtiene sometiendo el arrabio a un proceso
de descarburación y eliminación de impurezas
llamado afino (oxidación del elemento
carbono) 

Atendiendo al porcentaje de carbono, los aceros se
clasifican en: 

Aceros hipoentectoides: Si su porcentaje de carbono es
inferior al punto S(entectoide), o sea al 0,89%.
 

Aceros hiperentectoides: Si su porcentaje de carbono es
superior al punto S desde el punto de vista de su
composición, los aceros se pueden clasificar en dos
grandes grupos: 

Aceros al carbono: Formados principalmente por hierro y
carbono.

Aceros aleados: Contienen, además del carbono
otros elementos en cantidades suficientes como para alterar sus
propiedades (dureza, puntos críticos, tamaño del
grano, templeabilidad, resistencia a la
corrosión)  

Con respecto a su composición, puede ser de baja
o alta aleación y los elementos que puede contener el
acero pueden ser tanto deseables como indeseables, en forma de
impurezas. 

Elementos que influyen en la resistencia a la
corrosión. 

El cromo favorece la resistencia a la corrosión;
integra la estructura del
cristal metálico, atrae el oxigeno y hace
que el acero no se oxide. El molibdeno y el volframio
también favorecen la resistencia a la
oxidación. 

Estos productos
metalúrgicos se clasifican en series, grupos y
tipos. 

Las series que corresponden a los aceros van desde la
F-100 hasta la F-900. 

La serie F-300 corresponde a los aceros resistentes a la
oxidación y a la corrosión, en particular la serie
F-310 corresponde a los aceros inoxidables.

Tratamientos  

Son los procesos a los
que se somete los metales y
aleaciones ya sea para modificar su estructura, cambiar la forma
y tamaño de sus granos o bien por transformación de
sus constituyentes. 

El objeto de los tratamientos es mejorar las propiedades
mecánicas, o adaptarlas, dándole
características especiales a las aplicaciones que se le
van a dar la las piezas de esta manera se obtiene un aumento de
dureza y resistencia mecánica, así como mayor plasticidad
o maquinabilidad para facilitar su
conformación. 

Los tratamientos pueden ser mecánicos,
térmicos o consistir en la aportación de
algún elemento a la superficie de la pieza.

Tratamientos térmicos: Recocido, temple,
revenido, normalizado. 

Tratamientos termoquímicos: Cimentación,
nitruración, cianurización, etc. 

Tratamientos mecánicos: Se somete al metal a
operaciones de deformación frío o caliente para
mejorar sus propiedades mecánicas y además darle
formas determinadas. 

Al deformar mecánicamente un metal mediante
martillado, laminado, etc., sus granos son deformados
alargándose en el sentido de la deformación. Lo
mismo pasa con las impurezas y defectos, se modifican las
estructuras y
las propiedades del metal. 

Tratamientos en frío: Son los tratamientos
realizados por debajo de la temperatura de
recristalización, pueden ser profundos o
superficiales. 

– Aumento de la dureza y la resistencia a la
tracción.

– Disminuye su plasticidad y tenacidad.

– Cambio en la estructura: Deformación de granos
y tensiones originadas, se dice entonces que el metal tiene
acritud (cuanto más deformación, mas dureza). Se
produce fragilidad en el sentido contrario a la
deformación (falta de homogeneidad en la
deformación iguales tensiones en las diferentes capas del
metal) 

Cuando el metal tiene acritud, solo debe usarse cuando
no importe su fragilidad o cuando los esfuerzos solo
actúen en la dirección de la
deformación. 

Clasificación según
estructura en estado de
utilización 

• Ferríticos
• Martensíticos
• Austeníticos
• Aceros ferríticos: Estructura ferritica a
  cualquier temperatura (o se convierte en estructura ausenitica
  en el calentamiento). El grano no se regenera.

Composición: 

15-18% de Cromo y una máxima de 0,12% de
Carbono.

Resistencia a la corrosión superior a la de los
martensiticos. 

20-80% de Cromo y una máxima de 0,35% de
Carbono.

Aceros al cromo-aluminio hasta
un 4% más resistentes a la oxidación. Son
difíciles de soldar y se usan en embutición
profunda por su gran ductilidad. 

Acero
Cold Rolled 1018 con Tratatamiento
Térmico 

AISI 1018 –
Análisis típico

 El ser más rico en el manganeso, AISI 1018
es un acero mejor para las piezas carburadas, puesto que produce
un caso más duro y más uniforme. También
tiene características mecánicas más altas y
mejora características que trabajan a máquina. Las
barras rodadas calientes usadas en la fabricación de este
producto
están de calidad especial.

La mayoría de las barras acabadas frías
son producidas por el dibujo
frío. En este proceso, las barras rodadas calientes de
gran tamaño, que se han limpiado para quitar la escala, se
dibujan a través de dados al tamaño requerido. Los
tamaños más grandes se dan vuelta y se pulen
generalmente, las barras rodadas calientes que son máquina
dada vuelta, más bien que dibujada, seguido por pulir
abrasivo. Las barras dadas vuelta y pulidas tienden para tener un
final algo más brillante que barras retiradas a
frío.

Usos
típicos

Conveniente para las piezas que requieren la
formación en frío, tal como prensar,
flexión, o estampar. Especialmente conveniente para las
piezas carburadas que requieren base suave y alta dureza
superficial, tal como engranajes, los piñones, gusanos,
pernos de rey, trinquetes, perros tan
encendido.

Características
mecánicas

Los valores
siguientes son promedio y se pueden considerar como
representante.

Manufacturabilidad

AISI 1018 tiene un grado de la manufacturabilidad de el
78% de AISI B-1112. Average que la velocidad superficial del
corte es 130 pies por minuto.

Weldability

Este grado es soldado con autógena
fácilmente por todos los procesos de la soldadura, y
las autógenas resultantes y ensambla está de
calidad extremadamente alta. El grado de la barra de la soldadura
que se utilizará depende del grueso de la sección,
diseño, requisitos del servicio
etcétera.

El endurecer

Este grado responderá a cualesquiera de los
métodos
estándares de la carburación y de los tratamientos
de calor
subsecuentes. Para un caso duro y una base resistente, se sugiere
el tratamiento de calor siguiente: carbure en 1650 – 1700 grados
Fahrenheit por aproximadamente ocho horas, frescos en caja y
recalentamiento 1400 – 1450 grados Fahrenheit apagan en agua y
dibujado en 300 – 350 grados Fahrenheit.

Tolerancia del tamaño

Conclusiones 

A lo largo de este trabajo se pudo determinar el tiempo
de maquinado, es decir, el tiempo que se requiere para poder elaborar
esta pieza que pasa por diferentes procesos de
maquinado. 

Este tiempo de maquinado es de suma importancia ya que
para poder determinar el costo de fabricación es
indispensable saber cuanto tiempo se requiere para realizar dicha
pieza. También para poder determinar la producción
que podrá obtener un trabajador en una jornada de trabajo
de 8 horas, etc.   

Así como existe gran diversidad de
máquinas y piezas que pueden ser elaboradas por estas
mismas, también existen diferentes métodos para
realizar una pieza. El trabajo de un ingeniero será
encontrar un procedimiento en el cual se requiera el menor tiempo
de maquinado posible dentro de los límites de
las máquinas y claro dentro de los límites de
la empresa, ya
que esto determinará el costo unitario de la pieza. Ya que
si no se considera el proceso de maquinado adecuado donde se
reduzca el tiempo lo mas posible el costo unitario o sea
fabricación se elevará. En cambio si el proceso es
el adecuado el tiempo será el mínimo y el costo se
reducirá, solo así nos mantendremos en competencia pues
en la actualidad para las empresas su
principal prioridad es esa. 

Aunque en esta asignatura nuestro objetivo no es
encontrar el proceso adecuado sino calcular el tiempo de
maquinado que se requiere para determinada pieza. Nosotros en
este trabajo procuramos conjuntar las dos tareas para poder
así determinar el menor tiempo y así obtener el
menor costo unitario.  

Podemos finalizar diciendo que cada máquina tiene
y establece sus parámetro o límites y que todas las
piezas que son maquinables tienen un proceso adecuado que
siguiéndolo adecuadamente podremos obtener una pieza
elaborada con un tiempo de maquinado mínimo y una pieza
que cumpla con las especificaciones que nos indique el comprador
o cliente y que si
no se lleva acabo adecuadamente tendremos como resultado un mal
proceso que nos llevara mayor tiempo elaborarlo, esto provocara
que el costo unitario se incrementara lo cual no estará
dentro de los competidores. 

Trabajos de Ingeniería Industrial de UPIICSA del
IPN

INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA
INDUSTRIAL
www.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/ger1/introalaii.htm   

MANUAL DEL TIEMPO ESTÁNDAR

www.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/ger/mantiemesivan.htm

FUNDAMENTOS DE LA ECONOMÍA DE LOS SISTEMAS DE
CALIDAD

www.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/fin/fundelacal.htm

PAGOS SALARIALES: PLAN DE SALARIOS E
INCENTIVOS EN
INGENIERÍA INDUSTRIAL
www.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/rrhh/pagosal.htm

INVESTIGACIÓN DE OPERACIONES – REDES Y LA
ADMINISTRACIÓN DE PROYECTOS
www.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/ger1/iopertcpm.htm

PLANEACIÓN Y CONTROL DE LA PRODUCCIÓN:
BALANCEO DE LÍNEAS DE ENSAMBLE: LÍNEAS MEZCLADAS Y
DEL MULTI-MODELO

www.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/ger1/pcplinen.htm

PLANEACIÓN Y CONTROL DE LA PRODUCCIÓN –
BALANCEO DE LINEAS

www.gestiopolis.com/recursos/documentos/fulldocs/ger1/pycdelapro.htm

EVALUACIÓN DE PROYECTOS: ESTUDIO ECONÓMICO
Y EVALUACIÓN FINANCIERA (UPIICSA – IPN)

http://www.gestiopolis.com/recursos2/documentos/fulldocs/fin/evaproivan.htm 

 Anexo 1: Usos y aleaciones del
aluminio 

Los "números" a los que se refieren los distintos
tipos de aleaciones del aluminio son nomenclaturas que se
utilizan en esta industria para
crear estándares y así saber de que "Juan" se esta
hablando, es decir, de "Juan Pérez", "Juan
González", etc.  

Usos del
Aluminio 

[Productos laminados / Productos extruidos / Productos
fundidos] 

El aluminio METAL DEL SIGLO XXI es el más
importante de los metales no ferrosos, al ser el elemento
más abundante en la corteza terrestre después del
sílice, su bajo peso específico, su resistencia a
la corrosión, su alta conductividad térmica y
eléctrica así como su alta resistencia
mecánica una vez que es aleado con otros metales le
permiten tener una gama de aplicaciones donde el único
límite es la inventiva del hombre. 

A continuación se proporcionan algunos de los
usos más importantes relacionados con las aleaciones
más comunes y sus características
principales.

Aleaciones 1050 y
1070 

Máxima resistencia a la corrosión,
fácil de soldar al arco en atmósfera inerte o
por soldadura fuerte, excelente formabilidad. 

USOS: En forma de lámina o papel (foil) se usa en
la industria química y en la de preparación de
alimentos
principalmente. 

Otras aleaciones del Grupo Mil y
Grupo Tresmil. 

Muy resistentes a la corrosión, excelentes
características para soldarce al arco o soldadura fuerte,
permiten ser formadas, dobladas o estampadas con
facilidad 

USOS: En forma de lámina son ideales para la
fabricación de utensilios de uso doméstico, ductos,
envases y en general para cualquier aplicación de
láminas metálicas donde no se requiera una
resistencia estructural. Las aleaciones del grupo 1000 son
ideales para la fabricación de papel de aluminio (foil)
para empaquetadoras de alimentos, cigarros, regalos,
etc. 

 Aleaciones del grupo Cincomil 

Alta resistencia a la corrosión, pueden soldarse
fácilmente con equipo de arco en atmósfera de
gas inerte,
tienen mayor resistencia mecánica que las aleaciones de
los grupos mil y tresmil. 

USOS: En forma de placa o lámina se usan en la
industria del transporte en
carrocerías, tanques o escaleras; son ideales para cuerpos
de embarcaciones marítimas(Aleación 5052) para la
fabricación de carros de ferrocarril o de trenes urbanos;
fabricación de envases abrefácil para bebidas
gaseosas y en general para aplicaciones estructurales.

Aleación
1050 

Alta resistencia a la corrosión, buena formalidad
fácil de soldar al arco en atmósfera
inerte. 

USOS: Como tubería en la industria química
y alimenticia.

Aleación
6063 

Resistencia mecánica moderada, fácil de
soldar al arco en atmósfera inerte o por soldadura fuerte,
excelente resistencia a la corrosión, buena formabilidad,
excelentes características para ser
anodizada. 

USOS: Es la aleación por excelencia para la
fabricación de perfiles arquitectónicos,
tubería y en general para aplicaciones industriales donde
la resistencia mecánica requerida es moderada.

 Aleación
6061

Buena resistencia mecánica, buena conductividad
eléctrica (55% mínimaIACS)

USOS: Alambre para conductores eléctricos,
perfiles para uso arquitectónico e industrial donde se
requiere una resistencia mecánica superior a la de
aleación 6063.

Productos
Fundidos 

Aleaciones del grupo Cien 

Alta conductividad eléctrica, buena apariencia al
anodizar las piezas. Puede usarce en procesos de Die Casting,
moldeado en arena y molde permanente. 

USOS: Pistones, válvulas, cabezas de cilindros,
engranes, partes automotrices de tipo estructural en
general. 

Aleaciones del grupo Trescientos. 

Propiedades mecánicas moderadas, muy buena
fluidez, fácil de soldar. Se usa en cualquier proceso de
fundición pero su mejor aprovechamiento es en el proceso
de inyección a presión. 

USOS: Sus usos van desde reflectores y parrillas
decorativas hasta aplicaciones en la industria
aerospacial. 

En términos generales podemos asegurar que el
aluminio puede ser usado en un sinfín de aplicaciones y
que la información antes proporcionada es solo con
la idea de dar algunas aplicaciones muy
generales. 

Al alear el aluminio con otros metales, en proporciones
muy pequeñas, pueden cambiarse radicalmente las
propiedades y características del metal original con esta
ventaja usted podrá obtener la pieza, parte o elemento que
requiera.

Fuente: IMEDAL (Instituto Mexicano del Aluminio,
A.C.)

Anexo 2: Datos Acerca del autor 

Autor: Ing. Iván Escalona

Ingeniería Industrial

UPIICSA – IPN 

e-mail:

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publicado(s) en monografías.com, puedes escribirme a los
correos que se indican, indicándome que trabajo fue el que
revisaste escribiendo el título del trabajo(s),
también de donde eres y a que te dedicas (si estudias, o
trabajas) Siendo específico, también la edad, si no
los indicas  en el mail, borraré el correo y no
podré ayudarte, gracias. 

Estudios Universitarios: Unidad Profesional
Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias
Sociales y Administrativas (U.P.I.I.C.S.A.) del Instituto
Politécnico Nacional (I.P.N.)

www.upiicsa.ipn.mx

www.ipn.mx

 Ciudad de Origen: México.

Bibliografía:

www.google.com.mx

www.gestiopolis.com

www.monografias.com

www.ilustrados.com

      Alrededor de
las Máquinas y Herramientas.

          
2ª Edición.

         
Autor: GERLING

         
Editorial  Reverte S. A.

         
Págs.: 215, 158, 96-99

      Manual de
Máquinas Herramientas.

         
Volumen
II.

         
Autor: Richard R. Kibbe

         
Editorial Limusa.

      Manual de
Manufactura Industrial II.

Autor:

Editorial: Talleres Gráficos de
UPIICSA