0

2/6/2015

ESPECIFICACIONES DE DIMENCIONES | Jhimy chisaguano

UNIVERSIDAD

TÉCNICA DE

AMBATO

CONCEPTOS BÁSICOS DE

DISEÑO MECÁNICO

1

1. INTRODUCCIÓN

El diseño de sistemas mecánicos de calidad debe basarse en un amplio conocimiento de

la teoría del cálculo de fuerzas, dibujo aplicado a la ingeniería y de diversos estándares

y recomendaciones existentes en la particular área de diseño, así como de la propia

experiencia del diseñador. Actualmente las computadoras suelen asistir el proceso de

creación de cualquier equipo mecánico complejo, tanto en la primera etapa del diseño

(CAD), como en la última de la manufactura (CAM). En el caso del diseño y

manufactura de sistemas mecánicos complejos, el proceso de diseño debería

fundamentarse en un modelo computarizado especialmente desarrollado de la estructura

mecánica.

Este artículo describe una muestra de diseño de un dispositivo mecánico típico, como es

una caja de engranes, integralmente asistido por computadora, pero el mismo

procedimiento se puede aplicar para análisis y opti-mización de todas las partes de cada

estructura mecánica.

El proceso de diseño computarizado, según la presente propuesta de este trabajo, se

muestra la Figura 1.

Fig. 1: El proceso de diseño computarizado

2

2. Fases del diseño mecánico

2.1. ¿Qué es el Diseño?

En ingeniería el diseño mecánico es el proceso de dar forma, dimensiones, materiales,

tecnología de fabricación y funcionamiento de una máquina para que cumpla unas

determinadas funciones o necesidades.

El diseño se diferencia del análisis, en que en éste se toma un diseño ya existente para

estudiarlo, y verificar que cumpla con las necesidades para las que fue diseñado.

¿Cuándo empieza un diseño? Cuando surge la necesidad humana que tratamos de

resolver

Cuando detectamos la necesidad, aunque parezca muy poco, ya hemos dado un gran

paso. Pues esa necesidad nos va a condicionar mucho nuestro diseño, y va a encauzar su

solución.

En general podemos decir que el proceso de diseño de una máquina sigue el siguiente

diagrama de flujo, con sus diversas etapas:

1. conceptualización (ideas)

2. síntesis (agrupación de elementos)

3. análisis (elementos finitos)

4. evaluación (costes)

5. representación (planos)

0

2.2. Reconocimiento de la

necesidad:

El diseño comienza cuando el ingeniero,

su jefe o su cliente detecta la necesidad

de una máquina, y decide hacer algo

para conseguirla. Esta necesidad debe

ser breve y sin detalles.

Por ejemplo, “tener una máquina de

pegar etiquetas en las botellas de vino

embasadas”.

2.3. Etapas creación del producto

Identificación de una necesidad

(mercado)

Diseño

Fabricación, Montaje y Control

(Producción)

Distribución y Comercialización

Utilización

2.4. Tipos de diseños

Conceptual: idea, agrupación de

elementos

Básico: desarrollo de la idea, sintesis y

análisis.

Detallado: plasmación concreta,

evaluacion y presentacion.

2.5. Resultados del diseño

Resultado final del proceso de diseño:

EDP = Especificación de Diseño del

Producto

Parte geométrica de la EDP:

bocetos (diseño conceptual)

„planos‟ (diseño de detalle)

2.6. Definición geométrica

Manual (dibujo sobre papel)

CAD: 2D (planos con vistas y

secciones)

CAD: 3D modelo alámbrico

CAD: 3D modelo sólido

CAD: 3D modelo de superficies

Resultado: „planos‟ sobre papel o sobre

fichero

Tolerancias

•Dimensionales (longitudes y ángulos)

•Geométricas

–Formas

–Posiciones

–Orientaciones

•Acabado

•Otras magnitudes físicas (resistencia...)

Dimensionado

1

Acción de fijar numéricamente la

magnitud de las variables que definen

los elementos

geométricos de las piezas

Pieza = cilindro

Elementos geométricos = cilindro (1) +

plano (2)

Cilindro:

Dimensión = diámetro

Forma = cilíndrica, redonda, recta

Acabado = circunferencial, axial,

combinado

Plano (uno en cada base):

Dimensión = distancia entre bases

Forma = plano, recta

Orientación = paralelos, perpendiculares

al eje del cilindro

Posición = simétricos

Acabado = circunferencial, radial

3. EXPRESIÓN DE VALORES

1. Definir todas las dimensiones que

sean necesarias para cada elemento

geométrico

2. Evitar la realización de cálculos o la

aplicación de supuestos durante el

proceso de fabricación (diseñar para

fabricar)

3. Evitar la redundancia de definiciones

4. Especificar los valores de forma clara e inequívoca evitando malas interpretaciones

5. Especificar las dimensiones de los elementos geométricos que vayan a tener una

relación específica con los de otras piezas (ø eje -agujero)

6. Evitar procesos de cálculo en los que sea necesario acumular tolerancias, y en su

caso, reducir el número de sumandos y aclarar la interpretación de dichos procesos, para

favorecer el montaje de piezas

7. Mostar cada dimensión solamente una vez

8. Mostrar la dimensión en donde sea más representativa, visible

1

9. Especificar valores normalizados y acordes a los comercialmente disponibles sin

coste adicional

10. Utilizar símbolos y unidades normalizadas: dimensiones en mm, acabados en μm,

vistas en sistema europeo, normas ISO

ISO / TC213Geometrical product specifications(GPS)

Amplitud de las franjas de tolerancia

Ajustes recomendados

2

4. DESARROLLO DEL MODELO POR COMPUTADORA

Un método de diseño de este tipo está

basado en el desarrollo del modelo

computarizado del sistema mecánico.

La estructura de una caja reductora de

velocidades se considera como un

sistema dinámico y el modelo de esta

es-tructura puede ser elaborado

utilizando un software de simulación.

El software de simulación utilizado para

modelación de sistemas mecánicos tiene

que cumplir los siguientes

requerimientos:

- el modelo debe ser legible,

- el cambio de parámetros debe

ser fácil,

- el modelo debe permitir la

simulación y optimización de los

parámetros,

- los resultados deben ser

presentados en forma gráfica y

numérica,

- el modelo permite usar solo

valores estándar, como número

de dientes, pasos diametrales,

materiales y otros, que son muy

importantes en los casos de

diseño de sistemas mecánicos,

- el software tiene que aceptar

los funciones gráficas durante el

proceso de cálculo que permite

emplear los resultados del

análisis tal y como las

recomendaciones empíricas,

- el transferencia de los

resultados a otro software,

como, por ejemplo AutoCAD,

debe ser posible.

0

En este trabajo, para elaborar el modelo

en computadora, se ha aplicado el

método conocido bajo el nombre de los

Sistemas DINAMI-cos (Forrester, 1961;

Wolstenholme, 1990; Cover, 1996),

para lo cual se utiliza el programa de

simulación llamado Powersim 2.5b

(Powersim, 1998), que cumple todos los

requerimientos arriba mencionados.

Este tipo de modelo ayuda a los

diseñadores a realizar los cálculos y

simulaciones indispensables para

obtener un diseño óptimo.

Asimismo este programa de modelación

está integrado adicionalmente con

AutoCAD el cual junto con rutinas de

AutoLisp, elabora el dibujo automático

de ensamble en dos dimensiones, en

cualquiera de las etapas del desarrollo

del diseño.

En esta etapa del desarrollo del diseño

se realiza una optimización de todo el

sistema mecánico de acuerdo con los

criterios de optimización establecidos.

El diseño óptimo de las partes de

sistema mecánico se realiza a través de

la transferencia de los cálculos y

parámetros obten-dos de Powersim a un

sistema de CAD (en este caso a Solid

Works) y con esto se realiza el diseño

automático de partes utilizando el

método de modelación de sólidos.

Este dibujo tridimensional se transfiere

a un software de Elementos Finitos

(como ALGOR, NASTRAN u otros) y

crea una malla automática para analizar

esfuerzos y deformaciones reales

incluyendo también efectos de

concentración de esfuerzos. La

optimización de los sistemas, tanto

como de partes de la estructura

mecánica se realiza mediante cambios

de los parámetros mecánicos y

geométricos ya que el método

computacional presentado está basado

en diseño paramétrico.