Diseo y fabricacin de manillas y llaveros en polmero

Cdigo proyecto Sofa 528946

Diseo de elementos mecnicos para su fabricacin con mquinas herramientas CNCCdigo programa Sofa 922714Cdigo ficha 595641Versin del programa 1

Nombres

Cristian Daniel Ramrez GracianoJos Carlos Polo OrozcoEdwin Miguel Quirama MadridHctor Alonso Lopera VergaraAlejandro Salazar RosGuillermo Len Campuzano MolinaCarlos Mario Tobn ArangoJuan Camilo Suarez GiraldoCristian Camilo Arias SantamaraCamilo Lujan VilladaBrian Varela GmezDavid Fernando Madera Silva

SENACentro de la tecnologa de la manufactura avanzadaDiagonal 104 #69-120 Barrio PedregalAo 2014ndice

Diseo y fabricacin de manillas, llaveros en polmero y prensa en acero 1Planteamiento del problema 1Formulacin del proyecto... 1Diagnostico. 1Calendario y cronograma de actividades 1Antecedentes... 2Historia de los moldes. 2Moldes de cermica 2Moldes de madera....... 3Moldes de metal.. 3Moldes de polmeros... 4Prensa Hidrulica 5Calculo de la relacin de fuerzas 6Descripcin del proyecto 9Justificacin del proyecto... 9Objetivos... 10Objetivo general 10Objetivos especficos 10Espina de pescado. 11Metas. 11Alcances............................ 11Limitaciones.. 12Localizacin fsica 12Procedimiento... 13 Mtodos. 13Tcnica.. 13Gestin documental y calidad... 13Seleccin de material 14Proyeccin de costos. 14Diseo y modelado en 3D. 14Boceto manilla.. 14CAD (Solidworks) manilla... 15Boceto del llavero. 15CAD (Solidworks) llavero 16Boceto prensa 16Mecanizado... 17Beneficios previstos.. 18Recursos materiales y financieros. 19Recursos materiales... 19 Recursos tcnicos.. 19Recursos financieros. 19Calculo de los costos de ejecucin y elaboracin del presupuesto... 20Costeo molde de manilla y llaveros.. 20Presupuesto polmero.... 20Resultados. 21Conclusiones. 21Cuadros e imgenesCuadro 1.. 1Cuadro 2 13Cuadro 3 18Cuadro 4 18 Cuadro 5 19Cuadro 6 20Cuadro 7 20Imagen 1. 6Imagen 2. 6Imagen 3. 8Imagen 4 14Imagen 5 15Imagen 6 15Imagen 7 16Imagen 8.... 16Imagen 9 17Imagen 10.. 17Imagen 11.. 17Imagen 12.. 17Cibergrafa 22

Diseo y fabricacin de manillas, llaveros en polmero y prensa en acero.

Planteamiento del problemaPor la necesidad de plasmar los conocimientos adquiridos en un proyecto y de establecer por medio de una manilla y llavero (molde) cultura Sena como muestra de gratitud y compromiso por la labor social que realiza el Sena de formar aprendices en el Ser, hacer y saber.Formulacin del proyectoEs indispensable aplicar los conocimientos adquiridos por los aprendices de la ficha 595641 en un proyecto para disear y elaborar un molde (manilla y llavero) que contribuya a la cultura Sena?DiagnsticoSe evidencia la importancia de plasmar en un proyecto los conocimientos adquiridos durante la etapa lectiva de formacin de los aprendices de diseo de la ficha 595641 en cuanto al diseo, programacin, ejecucin, ajuste o puesta a punto del molde, producto terminado y comercializacin.Calendario y cronograma de actividades

Cuadro [1]. Calendario de cronograma de actividades. Elaborado por los aprendices de la ficha595641.17

Antecedentes

Historia de los moldes Los moldes han evolucionado de acuerdo a los requerimientos y necesidades del ser humano. La forma de estos se determina en funcin de los materiales, por lo que su evolucin en los procesos de manufactura y tecnologa, han transformado la elaboracin y tcnicas de moldeo. A continuacin se presenta una clasificacin de acuerdo a los materiales utilizados, as como su transformacin a travs del tiempo.Moldes de cermica Inicialmente la cermica fue utilizada para crear recipientes destinados a contener alimentos y bebidas. Al aumentar la produccin de estos objetos, surgieron los moldes de cermica, facilitando la repeticin de un diseo y acelerando su fabricacin. Los moldes de cermica se caracterizan por ser ms resistentes al choque trmico que cualquier otro material, garantizar un buen acabado en la superficie y tener bajo costo en la produccin, sin embargo, tambin se distingue por su fragilidad, esta propiedad es aprovechada en el moldeo a la cera perdida: un procedimiento en el que l es necesario romper el molde para extraer la pieza final. Esta tcnica permite obtener piezas con detalles que seran difciles de lograr con otros mtodos. Otra arcilla utilizada para la generacin de moldes es el yeso o escayola. Principalmente es utilizado en el mtodo de vaciado, el cual aprovecha la porosidad del material en el proceso, mientras el molde absorbe el lquido en contacto con las capas externas, la arcilla empieza a acumularse en la superficie. Las propiedades de los moldes de cermica les han permito utilizarse para producir objetos de metal, que requieran de altas temperaturas as como piezas de joyera, baldosas, vasijas, o como refuerzo para colocar moldes flexibles.

Moldes de madera La madera comenz a utilizarse en la fabricacin de moldes en el siglo XIV; las dinastas Ming y Qing utilizaban moldes de madera para dar forma a los alimentos de harina. Posteriormente, el siglo XIX se caracteriz por la utilizacin de moldes personificados. Los pases bajos, preferan personajes bblicos; mientras los ingleses, aludan a la realeza. La madera se distingue por ser fuerte, rgida y renovable; sin embargo, al ser una fibra orgnica, su carcter poroso permite la formacin de bacterias. Dado que la produccin de moldes de madera requera de una produccin artesanal y el tallado de piezas individualmente, en el siglo XVII los moldes de madera fueron desplazados por el acero.

Moldes de metal El descubrimiento, manipulacin y uso de los metales defini una etapa fundamental en el progreso de los moldes. El metal se caracteriza por ser tenaz y dctil, lo que permite que sea moldeado mediante la forja y posteriormente la fundicin. Esta ltima tcnica posibilit la repeticin de piezas y una mayor complejidad en los moldes. De esta manera, aumentan los moldes de dos partes (el machihembrado y las bisagras) optimizando la produccin de piezas tridimensionales. El metal es capaz de moldear madera, vidrio, polmeros e incluso moldearse a s mismo, por lo que son utilizados en la mayora de procesos de moldeo en la actualidad. La tenacidad de este material lo hace ideal para soportar el calor, as como cambios drsticos de presin, utilizados en la mayora de los procesos de manufactura. El tipo de metal empleado en la fabricacin de moldes es seleccionado, principalmente por razones econmicas. Los moldes de acero son diseados para procesar ms de un milln de partes, pero su fabricacin cuesta millones de dlares. Por otro lado, los moldes de aluminio son ms propensos al desgaste, dao y deformacin; pero son ms rentables en aplicaciones de bajo volumen, al reducir el tiempo y costos de fabricacin. En 1939, las fbricas de moldes alemanas fueron obligadas a cerrar y a derretir los moldes de metal para convertirlos en armas. La Segunda Guerra Mundial fue una de las necesidades que incentiv al desarrollo de nuevos materiales y procesos de fabricacin.

Moldes de polmeros Qumicos europeos y americanos, comienzan a experimentar con distintos tipos de caucho a finales del siglo XIX. Pero no fue hasta la segunda mitad del siglo XIX, que los qumicos revolucionaron al mundo de los materiales. En 1862 los polmeros comenzaron como rplicas baratas de otros materiales. Pero al desarrollarse los mtodos para controlar, configurar, fabricar y producir los polmeros, se han convertido en el material que ofrece ms alternativas en cuanto a forma y funcin. Aunque el plstico es considerado como un material reciente, su presencia e impacto en el diseo de productos no debe de ser subestimado. Los polmeros han sido capaces de asumir mltiples funciones, fusionarse con otros materiales e incluso, desplazar a los materiales tradicionales. Es un material que puede imitar a otros y su flexibilidad lo ha llevado a conquistar la mayora de los mercados. Los moldes anteriormente elaborados en metal, ahora pueden producirse en plstico econmicamente. Un ejemplo es el policarbonato, un polmero fuerte, rgido y duradero. Aunque en la produccin de moldes no aparente ser la opcin ms viable, su resistencia a impactos asegura un desempeo de alto rendimiento. Los moldes de plstico son principalmente elaborados con gomas flexibles por su reproduccin detallada; esto permite un desmoldamiento fcil y una larga duracin, lo que facilita un gran nmero de rplicas. En 1940 las siliconas, un elastmero con una alta capacidad de elongacin, modific la concepcin de los polmeros. Las siliconas se caracterizan por su memoria, estabilidad qumica frente agentes exteriores, su alta resistencia a la temperatura, su carcter antideslizante, antiadherente y ser incompatibles con el crecimiento microbiolgico; estas caractersticas las ha convertido en el material ideal para instrumental de cocina, carcasas de electrnicos, sellador de ventanas, tuberas, recubrimientos e implantes, entre otros. Algunas de las desventajas son su costo elevado y la existencia de algunos materiales que pueden inhibir su curacin. La mayora de los moldes hoy en da se fabrican con plstico. Su adaptabilidad, su accesible precio y su carcter inerte han convertido a los polmeros en el material predilecto para la elaboracin de moldes. (BuenasTareas.com, 2013, pgs. 1,2,3,4,5)

Prensa hidrulica Es un mecanismo conformado por vasos comunicantes impulsados por pistones de diferente rea que, mediante pequeas fuerzas, permite obtener otras mayores. Los pistones son llamados pistones de agua, ya que son hidrulicos. Estos hacen funcionar conjuntamente a las prensas hidrulicas por medio de motores.

Imagen [1] Antigua prensa hidrulica. Recuperado de http://es.wikipedia.org/wiki/Prensa_hidr%C3%A1ulica#mediaviewer/File:Bramahsche_Presse.png En el siglo XVII, en Francia, el matemtico y filsofo Blaise Pascal comenz una investigacin referente al principio mediante el cual la presin aplicada a un lquido contenido en un recipiente se transmite con la misma intensidad en todas direcciones. Gracias a este principio se pueden obtener fuerzas muy grandes utilizando otras relativamente pequeas. Uno de los aparatos ms comunes para alcanzar lo anteriormente mencionado es la prensa hidrulica, la cual est basada en el principio de Pascal. El rendimiento de la prensa hidrulica guarda similitudes con el de la palanca, pues se obtienen fuerzas mayores que las ejercidas pero se aminora la velocidad y la longitud de desplazamiento, en similar proporcin. Clculo de la relacin de fuerzas Cuando se aplica una fuerza sobre el mbolo de menor rea se genera una presin:

Imagen [2] Esquema de fuerzas y reas de una prensa hidrulica. Tomado de http://es.wikipedia.org/wiki/Prensa_hidr%C3%A1ulica#mediaviewer/File:Hydraulic_Force,_language_neutral.png

Del mismo modo en el segundo mbolo:

Se observa que el lquido est comunicado, luego por el principio de Pascal, la presin en los dos pistones es la misma, por tanto se cumple que:

Esto es:y la relacin de fuerzas: Luego la fuerza resultante de la prensa hidrulica es:

(Wikipedia, 2013, pg. 1) Los cilindros hidrulicos obtienen la energa de un fluido hidrulico presurizado, que es tpicamente algn tipo de aceite. El cilindro hidrulico consiste bsicamente en dos piezas: un cilindro barril y un pistn o mbolo mvil conectado a un vstago. El cilindro barril est cerrado por los dos extremos, en uno est el fondo y en el otro, la cabeza por donde se introduce el pistn, que tiene una perforacin por donde sale el vstago. El pistn divide el interior del cilindro en dos cmaras: la cmara inferior y la cmara del vstago. La presin hidrulica acta en el pistn para producir el movimiento lineal. La fuerza mxima es funcin de la superficie activa del mbolo y de la presin mxima admisible, donde:F = P * A Esta fuerza es constante desde el inicio hasta la finalizacin de la carrera. La velocidad depende del caudal de fluido y de la superficie del pistn. Segn la versin, el cilindro puede realizar fuerzas de traccin y/o compresin. De forma general los cilindros pueden ser clasificados en dos grupos:De simple efecto.De doble efecto.(Wikipedia, 2014, pg. 1)

Imagen [3] Prensa hidrulica. Tomado de https://www.google.com.co/search?q=prensas+de+cilindro&espv=2&biw=1366&bih=677&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=gBd5VMnKKsSVNqm1gbgJ&ved=0CCYQsAQ#tbm=isch&q=prensas+de+gato&facrc=_&imgdii=_&imgrc=7vMPtkvqd7XcGM%253A%3BbvYwUrYv1e48ZM%3Bhttp%253A%252F%252Fwww.bt-ingenieros.com%252F2478-thickbox_default%252Fprensa-hidraulica-de-30-toneladas.jpg%3Bhttp%253A%252F%252Fwww.bt-ingenieros.com%252Fequipamiento-taller%252F397-prensa-hidraulica-de-30-toneladas.html%3B600%3B600

Descripcin del proyecto

Los aprendices del centro de la manufactura avanzada del programa diseo de elementos mecnicos para su fabricacin con mquinas herramientas CNC de la ficha 595641 son quienes elaborarn el proyecto de diseo y fabricacin de manillas en polmeros. Que buscan demostrar los conocimientos adquiridos durante su formacin para su certificacin, al mismo tiempo elaborar un molde (manilla) institucional para fomentar la cultura SENA. Cada proyecto tiene ciertos aspectos que lo hacen nico y al mismo tiempo lo hacen parecido a otros, cuando se refiere a un proyecto de diseo de moldes para fabricacin lo que se debe considerar es un tipo de molde que tiene que ser sencillo pero a la vez complejo por sus caractersticas, a continuacin se describe brevemente su proceso de fabricacin: Empieza con un boceto de una manilla donde se plasma sus caractersticas (medidas, frases, logotipos), se determina el tipo de material para su fabricacin (Acero AISI 1020), luego se avanza en la digitalizacin en un software (CAD Solidworks), paso seguido se programa las trayectorias de mecanizado en un software (CAM Mastercam), por ltimo se procede a la puesta a punto del material a utilizar para mecanizar el molde en un centro de mecanizado vertical control HNC. Una vez mecanizadas todas las partes, se ensamblan y se procede al montaje en la inyectora para el proceso de produccin de las manillas SENA en polmero tipo elastmero.Justificacin del proyecto Se emprende este proyecto para presentar de forma fsica 2 moldes y una prensa que definirn como resultado manillas y llaveros que tienen como objetivo principal concientizar la cultura SENA, especialmente en los aprendices de las diferentes cadenas de formacin. Tambin para la certificacin de los aprendices de diseo de elementos para su fabricacin con mquinas y herramientas CNC de la ficha 595641. Estas manillas y llaveros despus de haber pasado por supervisiones y al ser certificado se le har entrega a cada aprendiz como detalle o regalo de la institucin para reflejar el sentido de pertenencia al SENA, cada aprendiz demostrar cultura SENA al portar estos detalles de la institucin.ObjetivosObjetivo general Mostrar conocimientos tericos prcticos adquiridos durante la formacin lectiva en la elaboracin del proyecto diseo y fabricacin de manillas en polmeros y aportar un molde (manilla cultura SENA) como memoria tangible para la identidad de los estudiantes SENA.Objetivos especficos Realizar un diseo en software (CAD Solidworks) de la manilla. Por medio de la programacin (CAM Mastercam) lograr estrategias de mecanizado que permitan eficiencia en tiempo y costo, utilizando parmetros tcnicos llevados a un control numrico. Lograr el ensamble de un producto llamativo (manilla cultura SENA) Proponer o dejar a consideracin al rea de bienestar (SENA CTMA) la produccin a escala de la manilla cultura SENA para promover la identidad SENA. Hacer entrega del proyecto diseo y fabricacin de manillas en polmeros (molde)Espina de pescado

DiseoProgramacinAjuste y prensadoDao de herramientasMala programacinAccidentesQuemadurasFalta de temperaturaFalta de propiedades del elastmeroModificacionesDimensionesCapacitacinHerramientasMaterialesDisponibilidad de maquinasMecanizadoDiseo y fabricacin

MetasAlcances Como objetivo principal se entregar el molde al tutor del grupo. Como objetivo secundario se pretende entregar la manilla al tutor del grupo y al rea de bienestar del centro metalmecnico (CTMA), para considerar su elaboracin a gran escala y poder fomentar la cultura Sena. Por ltimo entregar el proyecto redactado en medio magntico.Limitaciones Un factor limitante es el tiempo de fabricacin del molde debido a que est muy cerca la conclusin de la etapa lectiva del programa. Otro, y no menos importante, es la falta de herramientas para la fabricacin del molde, elevando el costo de fabricacin e incrementando tambin el tiempo. Adicionalmente, la calidad del material para fabricacin del molde no es el adecuado, lo que da lugar a limitar el nmero de unidades producidas. El proceso de inyeccin es restringido en cuanto que la mquina no se encuentra en ptimas condiciones para el proceso y, por otro lado no existe un presupuesto amplio que permita realizar la inyeccin de varios colores del polmero.

Localizacin fsica Este proyecto se desarrollara en el SENA regional Antioquia, Barrio pedregal Diagonal 104 No. 69-120. Centro tecnolgico de la manufactura avanzada, cadena manufactura, rea CNC.

ProcedimientoMtodos Parte de la necesidad de certificarse como tecnlogos en diseo de elementos, demostrando con la entrega del molde los conocimientos adquiridos. Se crea la necesidad de fomentar cultura Sena en los aprendices. Diseo: Mediante un software se simula todo el proceso que conlleva a la programacin.Tcnica Es la ejecucin del proceso que lleva al producto final.

Para la elaboracin de este proyecto, el grupo defini los siguientes pasos los cuales permitirn la total ejecucin del producto

Cuadro [2] Pasos de ejecucin de proyecto. Creada por los aprendices de la ficha 595641.

Gestin documental y calidad Mediante este proceso se pretende desarrollar un mecanismo que permita la optimizacin de todo el proceso del proyecto, esto abarca tanto documentacin de los procedimientos de elaboracin de las piezas mecnicas y lo relacionado con la solicitud del material requerido para la elaboracin del molde manilla, seguridad industrial (proteccin auditiva, visual, guantes para manipular objetos y botas de seguridad) y el anlisis del proceso de calidad (control de medidas, presentacin de acabados).

Seleccin de Material Es de gran importancia el anlisis de los materiales que sern utilizados durante todo el proceso, aunque en este proyecto especfico por factor tiempo no ser posible obtener el material idneo para la elaboracin del molde para una produccin a gran escala. Proyeccin de Costos Tomando los datos suministrados por la gestin de calidad y seleccin de materiales, se procede a la elaboracin de un informe detallado de los costos econmicos que genera el proyecto.Diseo y Modelado en 3DEn esta etapa el grupo realizara anlisis de escritorio, pruebas virtuales de materiales, y el diseo de los moldes en 3D, todo esto se ejecutara con un software tipo CAD, CAM.Boceto manilla

Imagen [4] Boceto de manillas. Diseado por los aprendices de la ficha 595641.CAD (Solidworks) manilla

Imagen [5] Diseo de manillas. Diseado por los aprendices de la ficha 595641.

Boceto llavero

Imagen [6] Boceto de llavero. Diseado por los aprendices de la ficha 595641.

CAD (Solidworks) llavero

Imagen [7] Llavero en solidworks. Diseado por los aprendices de la ficha 595641.

Boceto prensa

Imagen [8] Boceto de la prensa. Diseado por los aprendices de la ficha 595641.MecanizadoLos planos y modelos suministrados por los diseadores (aprendices) sern revisados y adecuados para su respectiva interpretacin en el centro de mecanizado y posteriormente se ejecutara el proceso de elaboracin.Imgenes del mecanizado

Imagen [9] Proceso de mecanizado por los aprendices de la ficha 595641.Imagen [10] Proceso de mecanizado por los aprendices de la ficha 595641.Imagen [11] Proceso de mecanizado por los aprendices de la ficha 595641.Imagen [12] Proceso de mecanizado por los aprendices de la ficha 595641.Beneficios previstosEste proyecto ser desarrollado por los aprendices de la ficha 595641 Diseo de Elementos Mecnicos para su Fabricacin con Mquinas y Herramientas CNC del SENA centro de la manufactura y la tecnologa avanzada, geogrficamente situado en: Medelln, Colombia, Pedregal.Procedimiento manillaResponsables

Gestin documental y calidadJuan Camilo SuarezCarlos Mario TobonCristian Daniel Ramrez Alejandro Salazar

Diseo y modelado en 3d

Mecanizado

Seleccin de material

Proceso de prensado

Gestin de calidad del producto

Cuadro [3] Procedimiento de manilla. Creado por los aprendices de la ficha 595641.

Procedimiento llaveroResponsables

Gestin documental y calidadGuillermo Len CampuzanoHctor Alonso LoperaDavid Fernando MaderaJuan Camilo arias

Diseo y modelado en 3d

Mecanizado

Seleccin de material

Proceso de prensado

Gestin de calidad del producto

Cuadro [4] Procedimiento de llavero. Creado por los aprendices de la ficha 595641. Procedimiento prensaresponsables

Gestin documental y calidadEdwin Miguel Quirama MadridBrian Varela GmezJose Carlos Polo OrozcoCamilo Lujan

Diseo y modelado en 3d

Mecanizado

Seleccin de material

Proceso de prensado

Gestin de calidad del producto

Cuadro [5] Procedimiento de prensa. Creado por los aprendices de la ficha 595641.

Recursos materiales y financierosRecursos materiales Para el proceso son tenidos en cuenta herramientas como buriles, fresas, brocas, llaves Allen e inglesas; equipos tales como computadores, tornos, fresadoras y taladros; instrumentos de medicin como escuadras, comparadores de cartulas, micrmetros, calibradores pie de rey, profundmetros y gonimetros; instalaciones del centro metalmecnico como la infraestructura apropiada.Recursos tcnicos Equipos de cmputo provistos con software CAD y CAM para el correcto diseo y programacin de cada una de las piezas a mecanizar.

Recursos financieros Los recursos son aportados por el centro de la tecnologa y la manufactura avanzada CTMA y otros por parte de los aprendices de la ficha 595641.

Clculos de los costos de ejecucin y elaboracin del presupuesto

Costeo molde de manilla y llaveros

ConceptoMedidas en mmCantidadPesoValor unitarioTotal

Placas de Acero AISI 1020150 x 100 x 12.743 Kg2.200+Iva/Kg6.600

Fresa plana122N/A26.00052.000

Fresa plana32N/A26.00052.000

Fresa plana1.52N/A22.00044.000

MecanizadoN/A30 HoraN/A55.0001.650.000

Cuadro [6] Costos de materiales para manilla y llavero. Creado por los aprendices de la ficha 595641.

Presupuesto polmero

ConceptoCantidadValor unitarioTotal

Silicona2 Kg80.000+Iva/Kg160.000

Fragancia (Chicle)120.00020.000

Cuadro [7] Costos de polmero. Creado por los aprendices de la ficha 595641.

Resultados Entrega de los moldes manilla y llavero al tutor. Se presenta al rea de bienestar del centro metalmecnico (CTMA), los llaveros y las manillas para considerar su elaboracin a gran escala y poder fomentar la cultura Sena. Por ltimo se entrega el proyecto redactado en medio magntico.

Conclusiones Se concluye que para la ejecucin de un proyecto se parte de una necesidad, el planteamiento de la misma y su formulacin. Se concluye que para poder entregar los moldes manilla llaveros, los aprendices deben tener el conocimiento terico prctico de todo el proceso, diseo, programacin, mecanizado, ajuste y prensado. El proyecto en la prctica debe ir respaldado por un documento redactado que evidencie todo el proceso de diseo y fabricacin de los moldes.

CibergrafaBuenasTareas.com. (11 de 2013). BuenasTareas.com. Recuperado el 11 de 2014, de http://www.buenastareas.com/ensayos/Historia-De-Los-Moldes/44066596.htmlWikipedia. (20 de 03 de 2013). Wikipedia la enciclopedia libre. Recuperado el 05 de 10 de 2014, de http://es.wikipedia.org/wiki/Prensa_hidr%C3%A1ulicaWikipedia. (21 de 11 de 2014). Wikipedia la enciclopedia libre. Recuperado el 25 de 11 de 2014, de http://es.wikipedia.org/wiki/Cilindro_hidr%C3%A1ulico