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TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS, DIMENSIONALES Y ACABADOS SUPERFICIALES POR ANDRÉS FELIPE HERRERA A. JOSE ALFREDO ZABALA H. DOCENTE LUIS ALFREDO VERGARA CURSO DIBUJO PARA ING. MECÁNICA

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA MEDELLÍN 2019-1

TOLERANCIAS GEOMÉTRICAS, DIMENSIONALES Y ACABADOS SUPERFICIALES

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ÍNDICE.

Tabla de contenido 1. INTRODUCCIÓN. ......................................................................................................... 3 2. OBJETIVOS. ................................................................................................................. 3 2.1. OBJETIVO GENERAL. ...................................................................................................... 3 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. ............................................................................................. 3 3. ESQUEMA DEL TENSOR DE BANDAS. .................................................................... 4 4. JUSTIFICACIÓN Y SELECCIÓN DE TOLERANCIAS DIMENSIONALES. ........... 5 4.1. PIEZAS 2 (POLEA) y 7 (BUJE). ......................................................................................... 5 4.2. PIEZAS 7(BUJE) Y 5(EJE). ................................................................................................ 8 4.3. PIEZA 5 (EJE) Y AGUJERO INTERIOR DE LA PIEZA 1 (ESTRUCTURA). ............... 11 4.3.1. AGUJERO INTERIOR CON CHAVETA Y SECCIÓN DEL EJE DE DIAMETRO DE 16 mm...................................................................................................... 11 4.3.2. AGUJERO INTERIOR SIN CHAVETA Y SECCIÓN DEL EJE DE DIAMETRO DE 22 mm...................................................................................................... 14 4.4. PIEZA 6 (PIN) Y AGUJERO INTERIOR DE LA PIEZA 1(ESTRUCTURA). ................ 16 5. ACABADOS SUPERFICIALES. .................................................................................. 19 5.1. PIEZA 1 (ESTRUCTURA). ............................................................................................... 20 5.2. PIEZA 2 (POLEA). ............................................................................................................ 20 5.3. PIEZA 3(SOPORTE) ......................................................................................................... 21 5.4. PIEZA 7 (BUJE) ................................................................................................................ 21 5.5. PIEZA 5 (EJE). .................................................................................................................. 22 6. MATERIAL Y PROCESO DE FABRICACIÓN. ......................................................... 22 6.1. PIEZA 1(ESTRUCTURA). ................................................................................................ 23 6.2. PIEZA 2 (POLEA). ............................................................................................................ 24 6.3. PIEZA 3(SOPORTE) ......................................................................................................... 25 6.4. PIEZA 7 (BUJE) ................................................................................................................ 26 6.5. PIEZA 5 (EJE). .................................................................................................................. 27 7. BIBLIOGRAFÍA. .......................................................................................................... 28

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1. INTRODUCCIÓN. En la actualidad la industria ha recurrido a la producción en serie de diferentes herramientas o máquinas por razones de economía, rapidez y a la alta demanda que estas representan. Debido a esto se ha implementado un idioma universal con la normalización de estos elementos, pues así es posible reemplazar fácilmente una pieza mecánica en perfecto estado por una que ha cumplido su ciclo de vida. La normalización de piezas mecánicas aporta diferentes beneficios, sin embargo, una de las variables más importantes son los ajustes y tolerancias ya que sin estos parámetros sería imposible la fabricación de piezas que sean intercambiables. Otra variable significativa son los acabados superficiales ya que una mala selección de este parámetro podría ocasionar un mal funcionamiento de las piezas mecánicas teniendo como resultado fallas por desgaste o ineficiencias lo que evitaría así la posible intercambiabilidad de estas. Comprendiendo la importancia de lo antes mencionado, en este trabajo se realizará una selección de tolerancias, acabados superficiales y se anexaran los planos de cada uno de los elementos que conforman el tensor de bandas asignado por el profesor. 2. OBJETIVOS. 2.1. OBJETIVO GENERAL. Seleccionar los ajustes y tolerancias tanto geométricas como dimensionales, acabados superficiales, procesos de fabricación y materiales para las piezas que componen un tensor de bandas. 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. - Hacer uso del software (inventor) para realizar los modelos en 3D de cada uno de los elementos o piezas que componen el tensor de bandas. - Seleccionar y justificar a través de tablas las tolerancias dimensionales para las piezas que lo requieran. - Acotado de tolerancias geométricas para las piezas que lo requieran. - Seleccionar y justificar mediante tablas los acabados superficiales de los diferentes elementos que componen el tensor de bandas. - Seleccionar el material y proceso de fabricación de cada pieza. - Realizar los planos detallados para cada una de las piezas que conforman el tensor de bandas, excepto las piezas comerciales. - Realizar el plano de ensamble.

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3. ESQUEMA DEL TENSOR DE BANDAS.

Figura 1. Tensor de bandas.

En la Figura 1 se pueden apreciar los diferentes elementos o piezas que componen el tensor de bandas con sus dimensiones y rótulos respectivamente.

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4. JUSTIFICACIÓN Y SELECCIÓN DE TOLERANCIAS DIMENSIONALES. A continuación, se realiza la selección de los ajustes y tolerancias dimensionales entre las piezas 2 y 7, piezas 7 y 5, pieza 5 y agujero interior de la pieza 1, pieza 6 y agujero interior de la pieza 1: 4.1. PIEZAS 2 (POLEA) y 7 (BUJE). Se busca una tolerancia de ajuste intermedio que permita al buje ser introducido con precisión dentro de la polea garantizando que las piezas estén fijas una respecto a la otra, a su vez que presente cierta interferencia y juego para así permitir el movimiento relativo sin problemas. Además, que el buje cumpla su función de disminuir la fricción y por ende el desgate de las piezas en cuestión. Debido a lo anterior, se decide seleccionar un ajuste H7/k6 que además es común encontrarse en aplicaciones como poleas fijas y volantes en ejes. En la Tabla 1. se puede observar el tipo de ajuste seleccionado:

Tabla 1. Descripción y aplicaciones de los ajustes preferentes entre las piezas 2 y 7.

A continuación, se procede a realizar el cálculo del ajuste H7/k6 para las piezas 2 y 7. Inicialmente se encuentra el grado de la tolerancia o intervalo de tolerancia (IT) tanto para el agujero como para el eje mediante la siguiente tabla:

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Tabla 2. Tabla de tolerancia para las piezas 2 y 7.

Se puede observar que las calidades seleccionadas están dentro del rango de 6 𝜇𝑚 a 11 𝜇𝑚 para agujeros y de 5 𝜇𝑚 a 11 𝜇𝑚 para ejes, los cuales corresponden a calidades destinadas a la industria en general. Una vez se obtuvo el grado de tolerancia (IT), en la siguiente tabla se procede a encontrar la desviación inferior o superior del agujero y del eje respectivamente:

Tabla 3. Desviaciones fundamentales en mm para zonas de tolerancia de agujeros (pieza 2) y de ejes (pieza 7).

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Agujero: Después de haber encontrado la desviación inferior, se calculan los diámetros mínimo y máximo del agujero: ∅()*. = 26,9 𝑚𝑚 − 0,00𝑚𝑚 ∅()*. = 26,9 𝑚𝑚 ∅(Á3 = 26,9 𝑚𝑚 + 0,021𝑚𝑚 ∅(Á3 = 26,921 𝑚𝑚 Eje: Siguiendo el mismo procedimiento anterior, se procede a calcular los diámetros mínimo y máximo del eje: ∅567. = 26,9 𝑚𝑚 + 0,002𝑚𝑚 ∅567. = 26,902 𝑚𝑚 ∅5á9. = 26,9 𝑚𝑚 + 0,002𝑚𝑚 + 0,013𝑚𝑚 ∅5á9. = 26,915 𝑚𝑚 Finalmente, con los datos obtenidos de los diámetros mínimo y máximo del agujero y del eje, se calcula el juego mínimo y máximo que se presenta entre la pieza 2 y 7.

AGUJERO IT= 0,021 mm ∅𝑴𝑰𝑵. = 𝟐𝟔, 𝟗 𝒎𝒎 ∅𝑴Á𝑿. = 𝟐𝟔, 𝟗𝟐𝟏 𝒎𝒎 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚á𝑥 = ∅(Á3 − ∅567. 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚á𝑥 = 26,921 𝑚𝑚 − 26,902 𝑚𝑚 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚á𝑥 = 0,019 𝑚𝑚 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚𝑖𝑛 = ∅()* − ∅5á9 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚𝑖𝑛 = 26,9 𝑚𝑚 − 26,915 𝑚𝑚 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚𝑖𝑛 = −0,015 𝑚𝑚

EJE IT= 0,013 mm ∅567. = 26,902 𝑚𝑚 ∅5á9. = 26,915 𝑚𝑚

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4.2. PIEZAS 7(BUJE) Y 5(EJE). En este caso se selecciona un ajuste H7/h6 ya que es necesario un posicionamiento con juego que a su vez proporcione cierto apriete para que así el sistema conserve su movimiento circular y no se presenten desplazamientos paralelos o perpendiculares al eje axial los cuales podrían causar daños importantes. Además de que este tipo de ajustes es utilizado para piezas fijas que pueden ser montadas y desmontadas fácilmente, características que se presentan entre las piezas 7 y 5. En la Tabla 4 se puede observar el tipo de ajuste seleccionado:

Tabla 4. Descripción y aplicaciones de los ajustes preferentes entre las piezas 7 y 5.

A continuación, se procede a realizar el cálculo del ajuste H7/h6 entre las piezas 7 y 5. Inicialmente se encuentra el grado de la tolerancia o intervalo de tolerancia (IT) tanto para el agujero como para el eje mediante la siguiente tabla:

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Tabla 5. Tabla de tolerancia para las piezas 7 y 5.

Con el grado de tolerancia (IT) se procede a encontrar la desviación inferior o superior del agujero y del eje respectivamente en la siguiente tabla:

Tabla 6. Desviaciones fundamentales en mm para zonas de tolerancia de agujeros (pieza 7) y de ejes (pieza 5).

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Agujero: Con la desviación inferior hallada, se calculan los diámetros mínimo y máximo del agujero: ∅()*. = 19 𝑚𝑚 − 0,00𝑚𝑚 ∅()*. = 19 𝑚𝑚 ∅(Á3 = 19 𝑚𝑚 + 0,021𝑚𝑚 ∅(Á3 = 19,021 𝑚𝑚 Eje: Conociendo la desviación superior se procede a calcular los diámetros mínimo y máximo del eje: ∅567. = 19 𝑚𝑚 − 0,013𝑚𝑚 ∅567. = 18,987 𝑚𝑚 ∅5á9. = 19𝑚𝑚 + 0,00𝑚𝑚 ∅5á9. = 19 𝑚𝑚 Finalmente, con los datos obtenidos de los diámetros mínimo y máximo del agujero y del eje, se calcula el juego mínimo y máximo que se presenta entre la pieza 7 y 5.

AGUJERO IT= 0,021 mm ∅𝑴𝑰𝑵. = 𝟏𝟗 𝒎𝒎 ∅𝑴Á𝑿. = 𝟏𝟗, 𝟎𝟐𝟏 𝒎𝒎 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚á𝑥 = ∅(Á3 − ∅567. 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚á𝑥 = 19,021 𝑚𝑚 − 18,987 𝑚𝑚 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚á𝑥 = 0,034 𝑚𝑚 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚𝑖𝑛 = ∅()* − ∅5á9 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚𝑖𝑛 = 19 𝑚𝑚 − 19 𝑚𝑚 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚𝑖𝑛 = 0,00 𝑚𝑚

EJE IT= 0,013 mm ∅567. = 18,987 𝑚𝑚 ∅5á9. = 19 𝑚𝑚

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4.3. PIEZA 5 (EJE) Y AGUJERO INTERIOR DE LA PIEZA 1 (ESTRUCTURA). En este caso se selecciona un ajuste intermedio H7/n6 debido a que proporciona cierta interferencia a la vez que garantiza una alta precisión, lo que permite que el eje siempre este fijo disminuyendo así el deslizamiento y las vibraciones que pueden presentarse por el movimiento del buje y la polea. En la Tabla 7 se puede observar el tipo de ajuste seleccionado:

Tabla 7. Descripción y aplicaciones de los ajustes preferentes entre la pieza 5 y el agujero interior de la pieza 1.

Como se observa en la Figura.1, la pieza 1 tiene 2 agujeros de diferentes diámetros interiores por los que pasa el eje, entonces se procede a calcular el ajuste H7/n6 para cada uno de los agujeros con los respetivos diámetros del eje. 4.3.1. AGUJERO INTERIOR CON CHAVETA Y SECCIÓN DEL EJE DE DIAMETRO DE 16 mm. Inicialmente se encuentra el grado de tolerancia o intervalo de tolerancia (IT) para el agujero y eje que se encuentran comprometidos:

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Tabla 8. Tabla de tolerancia para las piezas 1 y 5 correspondientes a los diámetros de 16mm.

Se observa que para las dos superficies de interés se tendrán las calidades de 18𝜇𝑚 para el aguero de la pieza 1 y 11𝜇𝑚 para el eje. Con el grado de tolerancia (IT) se procede a encontrar la desviación inferior o superior del agujero y del eje en la siguiente tabla:

Tabla 9. Desviaciones fundamentales en mm para zonas de tolerancia de agujeros (pieza 1) y de ejes (pieza 5).

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Agujero: Con la desviación inferior se calculan los diámetros mínimo y máximo del agujero: ∅()*. = 16 𝑚𝑚 − 0,00 𝑚𝑚 ∅()*. = 16 𝑚𝑚 ∅(Á3 = 16 𝑚𝑚 + 0,018𝑚𝑚 ∅(Á3 = 16,018 𝑚𝑚 Eje: Conociendo la desviación inferior se procede a calcular los diámetros mínimo y máximo del eje: ∅567. = 16 𝑚𝑚 + 0,012𝑚𝑚 ∅567. = 16,012 𝑚𝑚 ∅5á9. = 16𝑚𝑚 + 0,012𝑚𝑚 + 0,011 ∅5á9. = 16,023 𝑚𝑚 Finalmente, con los datos obtenidos de los diámetros mínimo y máximo del agujero y del eje, se calcula el juego mínimo y máximo entre las secciones correspondientes de las piezas 1 y 5

AGUJERO IT= 0,018 mm ∅𝑴𝑰𝑵. = 𝟏𝟔 𝒎𝒎 ∅𝑴Á𝑿. = 𝟏𝟔, 𝟎𝟏𝟖 𝒎𝒎 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚á𝑥 = ∅(Á3 − ∅567. 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚á𝑥 = 16,018 𝑚𝑚 − 16,012 𝑚𝑚 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚á𝑥 = 0,006 𝑚𝑚 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚𝑖𝑛 = ∅()* − ∅5á9 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚𝑖𝑛 = 16 𝑚𝑚 − 16,023 𝑚𝑚 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚𝑖𝑛 = −0,023 𝑚𝑚

EJE IT= 0,011 mm ∅567. = 16,012 𝑚𝑚 ∅5á9. = 16,023 𝑚𝑚

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4.3.2. AGUJERO INTERIOR SIN CHAVETA Y SECCIÓN DEL EJE DE DIAMETRO DE 22 mm. Se realiza el mismo procedimiento anterior, inicialmente se encuentra el grado de tolerancia o intervalo de tolerancia (IT) para el agujero y eje que se encuentran comprometidos:

Tabla 10. Tabla de tolerancia para las piezas 1 y 5 correspondientes a los diámetros de 22mm.

Se observa que para las dos superficies de interés se tendrán las calidades de 21𝜇𝑚 para el agujero de la pieza 1 y 13𝜇𝑚 para el eje. Con el grado de tolerancia (IT), en la siguiente tabla se procede a encontrar la desviación inferior o superior del agujero y del eje respectivamente:

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Tabla 11. Desviaciones fundamentales en mm para zonas de tolerancia de agujeros (pieza 1) y de ejes (pieza 5).

Agujero: Después de haber encontrado la desviación inferior, se calculan los diámetros mínimo y máximo del agujero: ∅()*. = 22 𝑚𝑚 − 0,00 𝑚𝑚 ∅()*. = 22 𝑚𝑚 ∅(Á3 = 22 𝑚𝑚 + 0,021𝑚𝑚 ∅(Á3 = 22,021 𝑚𝑚 Eje: Con la desviación inferior, se calculan los diámetros mínimo y máximo del agujero: ∅567. = 22 𝑚𝑚 + 0,015𝑚𝑚 ∅567. = 22,015 𝑚𝑚 ∅5á9. = 22𝑚𝑚 + 0,015𝑚𝑚 + 0,013 ∅5á9. = 22,028 𝑚𝑚 Finalmente, con los datos obtenidos de los diámetros mínimo y máximo del agujero y del eje, se calcula el juego mínimo y máximo entre las secciones correspondientes de las piezas 1 y 5.

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AGUJERO IT= 0,021 mm ∅𝑴𝑰𝑵. = 𝟐𝟐 𝒎𝒎 ∅𝑴Á𝑿. = 𝟐𝟐, 𝟎𝟐𝟏 𝒎𝒎

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EJE IT= 0,013 mm ∅567. = 22,015 𝑚𝑚 ∅5á9. = 22,028 𝑚𝑚

𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚á𝑥 = ∅(Á3 − ∅567. 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚á𝑥 = 22,021 𝑚𝑚 − 22,015 𝑚𝑚 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚á𝑥 = 0,006 𝑚𝑚 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚𝑖𝑛 = ∅()* − ∅5á9 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚𝑖𝑛 = 22 𝑚𝑚 − 22,028 𝑚𝑚 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚𝑖𝑛 = −0,028 𝑚𝑚 4.4.PIEZA 6 (PIN) Y AGUJERO INTERIOR DE LA PIEZA 1(ESTRUCTURA). Para la unión de estas dos piezas es necesario contar con un ajuste que tenga como características un posicionamiento con holgura y que proporcione precisión, evitando que las piezas se muevan una con respecto a la otra, además que se pueda utilizar en elementos fijos de montaje y desmontaje a mano. Por estas razones se decide seleccionar un ajuste H7/h6 el cual cumple con las características antes mencionadas. En la Tabla 12. se puede observar el tipo de ajuste seleccionado:

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Tabla 12. Descripción y aplicaciones de los ajustes preferentes entre las piezas 6 y 1.

A continuación, se procede a realizar el cálculo del ajuste H7/h6 entre las piezas 6 y 1. Inicialmente se encuentra el grado de la tolerancia o intervalo de tolerancia (IT) tanto para el agujero como para el eje mediante la siguiente tabla:

Tabla 13. Tabla de tolerancia para las piezas 6 y 1.

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Con el grado de tolerancia (IT) se procede a encontrar la desviación inferior o superior del agujero y del eje respectivamente en la siguiente tabla:

Tabla 14. Desviaciones fundamentales en mm para zonas de tolerancia de agujeros (pieza 1) y de ejes (pieza 6).

Agujero: Con la desviación inferior hallada, se calculan los diámetros mínimo y máximo del agujero: ∅()*. = 16 𝑚𝑚 − 0,00𝑚𝑚 ∅()*. = 16 𝑚𝑚 ∅(Á3 = 16 𝑚𝑚 + 0,018𝑚𝑚 ∅(Á3 = 16,018 𝑚𝑚 Eje: Conociendo la desviación superior se procede a calcular los diámetros mínimo y máximo del eje: ∅567. = 16 𝑚𝑚 − 0,011𝑚𝑚 ∅567. = 15,989 𝑚𝑚 ∅5á9. = 16 𝑚𝑚 + 0,00 𝑚𝑚 ∅5á9. = 16 𝑚𝑚

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Finalmente, con los datos obtenidos de los diámetros mínimo y máximo del agujero y del eje, se calcula el juego mínimo y máximo que se presenta entre la pieza 6 y 1. AGUJERO IT= 0,018 mm ∅𝑴𝑰𝑵. = 𝟏𝟔 𝒎𝒎 ∅𝑴Á𝑿. = 𝟏𝟔, 𝟎𝟏𝟖 𝒎𝒎

EJE IT= 0,011 mm ∅567. = 15,989 𝑚𝑚 ∅5á9. = 16 𝑚𝑚

𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚á𝑥 = ∅(Á3 − ∅567. 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚á𝑥 = 16,018 𝑚𝑚 − 15,989 𝑚𝑚 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚á𝑥 = 0,029 𝑚𝑚 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚𝑖𝑛 = ∅()* − ∅5á9 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚𝑖𝑛 = 16 𝑚𝑚 − 16 𝑚𝑚 𝐽𝑢𝑒𝑔𝑜 𝑚𝑖𝑛 = 0,00 𝑚𝑚 5. ACABADOS SUPERFICIALES. En el diseño de piezas mecánicas es muy importante hacer una buena selección de acabos superficiales ya que de esto depende un excelente funcionamiento de las piezas que están en contacto, la estética y el costo de la producción de dichas piezas.

Figura 2. Acabado superficial Vs % costo.

Como se observa en la figura 2, entre más fino sea el acabado superficial, mayor será el aumento del porcentaje del costo, por este motivo, se seleccionará el acabado superficial más óptimo para cada pieza tratando de disminuir los costos de producción del tensor de banda. A continuación, se selecciona los acabados superficiales para las diferentes piezas que componen el tensor de banda:

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5.1. PIEZA 1 (ESTRUCTURA). A continuación, se selecciona el acabado superficial para la pieza 1 tomando como referencia la sección más critica la cual son los agujeros interiores donde reposa el eje y por donde pasan los pines que fijan el soporte del tensor de bandas. De la siguiente tabla, se selecciona un acabado superficial para una superficie de apoyo, clase N9 la cual tiene una rugosidad media aritmética (𝑅S ) de 6,3 𝜇𝑚.

Tabla 15. Aplicaciones generales de los acabados superficiales.

5.2.PIEZA 2 (POLEA). En este caso se busca un acabado superficial fino, con marcas no visibles ni perceptibles al tacto en toda la pieza ya que una superficie con cierta textura podría dañar la banda debido a la fricción que se genera, además de que también podría encontrarse fricción entre el buje y la polea lo que provocaría un desgaste de las piezas en cuestión. Con base en lo anterior se selecciona un acabado superficial funcional el cual es usado en superficies que presentan contacto directo y dinámico con otras, clase N6 la cual tiene una rugosidad media aritmética de (𝑅S ) de 0,8 𝜇𝑚.

Tabla 16. Aplicaciones generales de los acabados superficiales.

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5.3.PIEZA 3(SOPORTE) Como esta pieza solo se encarga de soportar el tensor de bandas, entonces no es necesario un acabado muy fino. En la siguiente tabla se selecciona un acabado superficial para una superficie de apoyo, clase N10 que tiene una rugosidad media aritmética (𝑅S ) de 12,5 𝜇𝑚.

Tabla 17. Aplicaciones generales de los acabados superficiales.

5.4.PIEZA 7 (BUJE) Como esta pieza está ubicada dentro de la pieza 2, entonces debe tener un acabado similar, con marcas no visibles ni perceptibles al tacto tanto en el interior como en el exterior ya que esta es la encargada de reducir la fricción y así evitar que las piezas en cuestión fallen. Por este motivo se selecciona un acabado superficial funcional el cual es usado en superficies que presentan contacto directo y dinámico con otras, clase N6 la cual tiene una rugosidad media aritmética de (𝑅S ) de 0,8 𝜇𝑚.

Tabla 18. Aplicaciones generales de los acabados superficiales.

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5.5.PIEZA 5 (EJE). Debido a que esta pieza solo se encarga de soportar la polea y el buje, entonces se selecciona un acabado superficial para una superficie de apoyo, clase N9 la cual tiene una rugosidad media aritmética (𝑅S ) de 6,3 𝜇𝑚.

Tabla 19. Aplicaciones generales de los acabados superficiales.

6. MATERIAL Y PROCESO DE FABRICACIÓN. La selección del material y procesos de fabricación en el diseño de piezas mecánicas es de suma importancia, ya que de acuerdo a la aplicación se deben tener en cuenta diferentes variables como: punto de fusión del material, esfuerzos, resistencia a la tracción, resistencia a la compresión, dureza, fragilidad, entre otras propiedades mecánicas, esto con el fin de evitar que la pieza falle o no funcione adecuadamente. Además, se debe buscar la forma más sencilla de fabricar la pieza y evitar el sobredimensionamiento debido a que esto aumentaría el valor económico de la pieza y esta es una variable importante que se debe controlar.

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6.1.PIEZA 1(ESTRUCTURA). PROCESO DE FABRICACIÓN: Se decide fabricar esta pieza por fundición en coquilla metálica ya que esta técnica es de bajo costo y permite la producción de piezas con geometrías complejas, tolerancias estrechas, no tiene límite de tamaño y deja un acabado liso con rugosidad media aritmética de (𝑅S ) de 6,3 𝜇𝑚 la cual fue la calidad ideal seleccionado para dicha pieza. Entre los metales más utilizados para la fundición se encuentran el hierro gris, el bronce y el aluminio. En la siguiente tabla se puede ver el acabado superficial que entrega este proceso de fabricación:

Tabla 20. Acabado superficial - proceso de fabricación.

MATERIAL: Por lo general las bandas son utilizadas en sistemas en ambientes agresivos como lo son la industria maderera, en automóviles, entre otros, por esta razón se debe tener un material que sea resistente a todas estas condiciones agrestes para así garantizar un gran número de horas de operación. Con base en lo anterior se decide hacer esta pieza en aluminio el cual tiene características como la resistencia a la corrosión, tiene baja densidad lo que haría que esta pieza tuviera un bajo peso, otras características importantes son el costo y la resistencia lo cual ubican a este material entre los materiales más versátiles desde el punto de vista de fabricación.

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6.2. PIEZA 2 (POLEA). PROCESO DE FABRICACIÓN: Debido a la complejidad de la pieza y a la calidad de acabado superficial que se requiere, se decide realizar la polea a través del torneado. En la siguiente tabla se puede observar que este proceso de fabricación nos entrega una rugosidad media aritmética de (𝑅S ) de 0,8 𝜇𝑚, la cual fue la calidad seleccionada antes.

Tabla 21. Acabado superficial - proceso de fabricación.

MATERIAL: Por las características de la pieza se decide fabricarla en un acero al carbono AISI SAE 1020 ya que tiene una excelente relación calidad-precio además de que presenta la resistencia necesaria para soportar grandes esfuerzos.

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6.3.PIEZA 3(SOPORTE) PROCESO DE FABRICACIÓN: Se decide fabricar la pieza en general por fundición en arena ya que es un método de bajo costo y permite la producción de piezas con geometrías complejas, además de que entrega una rugosidad media aritmética de (𝑅S ) de 12,5 𝜇𝑚 la cual fue seleccionada antes para dichas superficies. Las áreas roscadas se deciden hacer a través de un proceso de fabricación llamado fresado ya que estas superficies son internas, de difícil acceso y no es necesario contar con un acabado muy fino. En la siguiente tabla se puede observar la calidad el proceso de fabricación y la calidad de acabados seleccionados:

Tabla 22. Acabado superficial - proceso de fabricación.

MATERIAL: Como se mencionó antes, se decide hacer esta pieza en aluminio por su resistencia a la corrosión, por su bajo peso y costo.

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6.4.PIEZA 7 (BUJE) PROCESO DE FABRICACIÓN: La fabricación del buje es a lo mejor la más fácil por su geometría, pero hay que tener mucho cuidado con el proceso de fabricación debido a que la calidad del acabado superficial es muy fina. Por esta razón, se decide hacer esta pieza mediante un bruñido el cual entrega una rugosidad media aritmética de (𝑅S ) de 0,8 𝜇𝑚 como se muestra en la siguiente tabla:

Tabla 23. Acabado superficial - proceso de fabricación.

MATERIAL: Debido a la función que tiene esta pieza, se decide utilizar bronce para su fabricación ya que aporta buena resistencia mecánica y además tiene buena resistencia a la corrosión y al rose.

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6.5.PIEZA 5 (EJE). PROCESO DE FABRICACIÓN: Debido a que es una pieza con una geometría muy detallada, se decide fabricarla mediante un torneado ya que este proceso se puede partir de un cilindro con las medidas máximas y mediante el arranque de viruta darle con el torno la forma deseada, además de que entrega la rugosidad media aritmética seleccionada de (𝑅S ) de 6,3 𝜇𝑚.

Tabla 24. Acabado superficial - proceso de fabricación.

MATERIAL: Al igual que con la polea, el eje también se decide fabricarlo en un acero al carbono AISI SAE 1020 ya que tiene una excelente relación calidad-precio además de que presenta la resistencia necesaria para soportar grandes esfuerzos los cuales pueden presentarse por el movimiento circula de la polea a través del eje. NOTA: Debido a que las tuercas, arandelas y pines son piezas comerciales entonces no se les realizo la selección del material y el proceso de fabricación.

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7. BIBLIOGRAFÍA. - Budynas, R., Nisbett, J. (2012). Diseño en ingeniería mecánica de shigley. México D.F., México: Mc Graw Hill. - Documentos proporcionados por el profesor en clase. - Escuela politécnica superior. Acabado superficial. Recuperado de file:///Users/macpro/Downloads/3.0%20Acabado%20Superficial.pdf. - Jiménez, L. (1981). Prontuario de ajustes y tolerancias. Barcelona, España: Marcombo. - Ramírez, J. (2012). Ajustes, tolerancias y acabados superficiales. Pamplona, Colombia.

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