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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PUEBLA Organismo Público Descentralizado del Gobierno del Estado de Puebla

REPORTE DE INVESTIGACIÓN: PROCESO DE MANUFACTURA FLEXIBLE TSU MECATRÓNICA ÁREA SISTEMAS DE MANUFACTURA FLEXIBLE

MANUFACTURA FLEXIBLE

QUINTO CUATRIMESTRE GRUPO “B”

EQUIPO: DINAMITA v2.0

INTEGRANTES: IRAIS VALENCIA CRUZ MARCOS GÓMEZ DÍAZ GABRIEL OMAR MARTÍNEZ NOLASCO

PROFESORA: ING. MAGDALENA VILLAR SALVADOR

12 DE FEBRERO DE 2017

Universidad Tecnológica de Puebla

Manufactura Flexible

UNIDAD UNO CONCEPTOS BÁSICOS

COMPETENCIAS Desarrollar el proceso de manufactura utilizando técnicas y métodos automatizados para la fabricación de piezas y ensambles. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno integrará sistemas de manufactura flexible bajo normas y estándares industriales aplicando los conceptos y tecnologías innovadoras para satisfacer las necesidades de los procesos demandan. OBJETIVO DE LA UNIDAD El alumno identificará la estructura de los sistemas de manufactura flexible por medio de los conceptos básicos para su implementación. OBJETIVO DEL REPORTE Investigar un proceso de manufactura flexible para su análisis posterior. La investigación debe de contener la mayor cantidad posible de información acerca del proceso (materia prima, maquinaria y/o equipo, subprocesos, etc.).

ESTRUCTURA PROCESO DE MANUFACTURA DE UN CANDADO DE TIPO LAMINADO DE LA MARCA MASTER LOCK Un candado es un dispositivo de seguridad que se utiliza como cerradura portátil diseñada para pasar por un cerrojo o cadena y aseguran gabinetes, cobertizos o bicicletas y cuando las puertas donde se ubica no permiten colocar una cerradura. El candado resulta más barato que una cerradura y es muy fácil de utilizar. Especialmente adecuado resulta cuando algunos cierres de puertas grandes metálicas se cierran con cadenas de acero. Para bloquear ese cierre, se pone el candado y, entrando su gancho por los eslabones de la cadena y cerrando el candado, queda bloqueada la puerta. Para desbloquear o abrir un candado se utiliza una llave normal de acero, aunque hay algunos que se abren mediante el juego de claves que se introducen en el sistema de cierre que permiten una alineación del cierre y por tanto su apertura. A veces estos candados permiten reprogramar la clave cada vez que se utilizan. Es por eso que el candado no puede abrirse a la fuerza ni cortarse y debe de ser apto para estar a la intemperie. En la figura 1 se muestran algunos tipos de candados que existen en el mercado.

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Figura 1 Tipos de candados que existen en el mercado Master Lock es reconocida alrededor del mundo como el nombre más sólido y duradero en candados y productos de seguridad. Algunos de los tipos de candados que esta empresa de origen mexicano es el candado de tipo laminado, en la figura 2 se puede ver el producto al cual nos estamos refiriendo, en la figura 3 se muestra la representación de las partes del candado y en la figura 4 se observa las características de la variedad de candados de tipo laminado. Características del producto:   

Ganchos de acero templado y aleación para mayor resistencia al corte (los ganchos para el cuerpo de 29mm no son templados). Sistema anticorrosivo patentado para mayor vida útil. Rango completo de tamaños para proteger mejor sus aplicaciones.

Opciones de control de llaves Sistema de control de llaves Master Lock® Edge™: Este sistema con patente en trámite permite un control absoluto de las llaves, eliminando el riesgo de duplicación no autorizada de llaves. El diseño innovador y exclusivo del cilindro tiene una función de traba adicional para mayor seguridad. El Sistema Edge™ se ofrece en toda la gama de candados comerciales de láminas y Pro Series® de Master Lock.® Bocallaves restringidas: No se venden llaves ciegas. Sólo se ofrecen llaves cortadas de fábrica para sistemas con registro. Master Lock® mantiene sistemas con llaves restringidas, específicamente para candados con bloqueo de seguridad, cuando la protección de los empleados constituye una prioridad absoluta. Bocallaves reservadas La fábrica limita la distribución de llaves ciegas a clientes específicos. No es fácil conseguir llaves cortadas. Master Lock® ofrece sistemas con llaves reservadas (RSV) para su línea completa de productos Pro Series® y de láminas para aplicaciones comerciales. TSU Mecatrónica área sistemas de manufactura flexible

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Servicios con registro Master Lock® mantendrá un registro completo de los códigos de llave progresivos asignados y fabricados para los candados de un cliente en cada pedido. Solicite este servicio especial para recibir un número de usuario comercial al cual hacer referencia en todos los pedidos subsecuentes. Todo pedido con el número de usuario comercial se fabricará en cumplimiento con los requisitos del sistema de llaves del establecimiento.

Figura 2. Candado de tipo laminado Master Lock

Figura 3. Partes de un candado de tipo laminado

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Figura 4. Características de la variedad de candados de tipo laminado

A continuación, se describe el proceso de fabricación de este producto. La fabricación de un candado empieza con el moldeado y corte de barras de acero de forma octogonal de 3.5 metros de largo (como se muestra en la figura 5), que se transforman en el brazo móvil o grillete. Las barras están hechas de acero reforzado con carbono y también con boro que ayuda al endurecimiento posterior cuando se trata el acero con calor. La forma octogonal de las barras es por seguridad, los bordes aplanados hacen que el grillete terminado sea más difícil de sujetar y cortar que una pieza curva de acero.

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Figura 5. Barras de acero octogonal de 3.5 metros de largo Para transformar las barras en grilletes las colocan en un torno CNC con alimentador (en la figura 6 se muestra un ejemplo de esta máquina) que las hace girar mientras una serie de cortadoras de carburo quitan parte del acero para hacer formas de surco cónico cada 18 centímetros. Esta parte del proceso se muestra en la figura 7.

Figura 6. Torno CNC con alimentador de barras de la marcar HAAS

Figura 7. Realización de surcos en la barra de acero en un torno CNC

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Los surcos luego servirán para trabar el grillete con dos rodamientos dentro del cuerpo del candado, una vez que los surcos están listos, las barras de acero salen de la máquina y las cortan en trozos de 18 cm, una pieza por cada grillete. En la figura 8 se muestra la función de los surcos y en la figura 9 se muestra el grillete terminado.

Figura 8. Representación gráfica de la utilización de los surcos en las barras

Figura 9. Grillete mecanizado de 18 centímetros Luego doblan los grilletes en una prensa hidráulica y les dan su característica forma en U, tienen 2 centímetros de grosor el mismo tamaño del hoyo donde traba el candado. El acero es tan resistente que se utiliza una prensa de 5 toneladas para lograr esa forma en U, la maquina es tan veloz que dobla un grillete por segundo. En la figura 10, se muestra el doblado del grillete en forma de U.

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Figura 10. Proceso de doblado de grillete en U Una vez terminado se depositan en contenedores de 130 Kg que ingresan a un horno para trata el acero con calor, dentro del horno los grilletes se calientan a 870°C para endurecer el acero y volverlo más difícil de aserrar o cortar. Cuando los grilletes se enfrían los endurecen aún más con baño de zinc con carga eléctrica, este proceso se llama galvanizado. Una corriente de bajo amperaje le da una carga eléctrica a la solución de zinc y eso hace que el zinc atraiga y se adhiera a los grilletes de acero. El zinc forma una capa resistente a la lluvia y el óxido. Esta parte del proceso se puede ver en la figura 11 y la figura 12.

Figura 11. Grilletes entrando al horno para tratamiento térmico del acero

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Figura 12. Galvanizado de grilletes de acero En otra parte de la fábrica desenrollan un rollo de acero delgado en una prensa (figura 13, para fabricar el cuerpo cuadrado que sostiene el grillete, la cerradura y los rodamientos. Utilizan 24 placas delgadas para cada candado, luego las apilan formando un laminado dentro de una máquina y o transforman en el cuerpo solido del candado (figura 14). Para que los candados resistan a la intemperie colocan zinc fundido en un molde para realizarle una cubierta.

Figura 13. Entrada de acero en rollo a prensa

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Figura 14. Cuerpo del candado con 24 laminas

Para la cerradura y su llave, precortan las cerraduras en formas cilíndricas de bronce (figura 15) que van dentro de una cubierta de zinc (figura 16) y así forman el mecanismo de traba llamado cilindro. Para personalizar cada cerradura y que solo pueda abrirse con la llave adecuada, colocan una serie de patillas en cada cilindro, la maquina utiliza 8 patillas diferentes y pueden colocarlas en miles de combinaciones para que cada cerrojo sea diferente (figura 17). Las muescas de la llave deben de encajar justo en la combinación interna de patillas que posee el cilindro para abrir la cerradura al girar.

Figura 15. Cerradura cilíndrica de bronce

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Figura 16. Cubierta de cerradura hecha de zinc

Figura 17. Colocación de patilla en cerradura para lograr una combinación Una punzonadora corta las llaves adecuadas. La máquina rota las llaves sin troquelar por cuatros posiciones en las que les hacen las muescas correspondientes a cada diseño único de los cilindros (figura 18).

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Figura 18. Llave troquelada con el diseño único de una cerradura Cuando las cerraduras y las llaves están listas, ensamblan los candados. Los obreros colocan una cubierta de acero inoxidable sobre el cuerpo del candado, esa cubierta se mantiene en su sitio gracias a 8 remaches colocados en el cuerpo del mismo (figura 19). El extremo más largo del grillete se inserta en uno de los dos hoyos del candado (figura 20), luego los rodamientos se colocan en los surcos del grillete para que este pueda rotar, cuando se gire la llave para abrir y cerrar el cerrojo (figura 21). Luego de los rodamientos, colocan la cubierta protectora de zinc sobre el cuerpo del candado, insertan el cilindro con la cerradura única (figura 22) y una última prensa presiona la cubierta inferior para terminar el candado (figura 23).

Figura 19. Ensamble de cubierta de acero inoxidable en el cuerpo del candado

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Figura 20. Ensamble de grillete con el cuerpo del candado

Figura 21. Colocación de los rodamientos en el candado

Figura 22. Ensamblaje de cerradura en el cuerpo del candado

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Figura 23. Colocación de cubierta inferior con ayuda de una prensa Como pruebas de calidad un obrero utiliza el efecto palanca para probar algunos candados al azar e intentar abrirlos (figura 24), o cortarlos con una cortadora (figura 25). A otros candados una maquina los abren y los cierran hasta un millón de veces para probar la cerradura y la llave (figura 26). Y a otros los colocan en un tanque de clima extremo durante 6 semanas para asegurarse de que sin importar las condiciones el candado permanecerá cerrado (figura 27).

Figura 24. Prueba de calidad a candado usando el efecto palanca

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Figura 25. Intento de cortar el grillete del candado como prueba de calidad

Figura 26. Prueba de calidad basada en el uso del candado

Figura 27. Candados en condiciones extremas para comprobar su efectividad TSU Mecatrónica área sistemas de manufactura flexible

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Casi todos los candados pasan las pruebas de calidad debido a los altos estándares que maneja la empresa Master Lock teniendo un producto de mucha calidad el cual podemos apreciar en la figura 28.

Figura 28. Producto final, candado tipo laminado Master Lock

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CONCLUSION El proceso de manufactura de un candado de tipo laminado es extenso y delicado debido a los altos estándares que debe de cumplir para el correcto funcionamiento del mismo, estos estándares se llevan a cabo desde la recepción del material, ya que, la empresa solo ocupa materia prima específica para este producto. El proceso comprende varias líneas de producción para la obtención de las diferentes piezas que conforman el ensamblado del candado. Durante el proceso se ocupa maquinaria como tornos CNC con alimentadora de barras, prensas hidráulicas, punzonadora, troqueladoras, entre otras. Esta maquinaria se encarga de corte y doblado de grillete, corte de llaves para cerraduras específicas y el ensamblado del cuerpo del candado. Dentro del proceso tenemos subprocesos para agregar características a la materia prima que ayudan a cumplir con los requerimientos del producto, algunos de esos son el templado del acero para endurecerlo y el galvanizado del grillete para disminuir la corrosión del mismo. La mayoría de la maquinaria que se utiliza cumple con su trabajo funcionando de manera automática, aunque la continuidad que tienen las piezas entre algunas estaciones de trabajo no es de manera automatizada, la velocidad con la que se ensambla un candado no se ve muy afectada. Este proceso está considerado dentro de la manufactura flexible puesto que en ella se encuentran elementos propios de la misma como el uso de CNC, maquinaria automatizada, etc.

BIBLIOGRAFIA     

http://www.masterlock.com/mexicana/productos.html http://sophiexchan.blogspot.mx/2012/05/como-se-hacen-los-candados.html https://www.youtube.com/watch?v=p5iDZ04sOeo http://en.masterlocklatinamerica.com/content/pdf/security-products-latin-america.pdf https://www.truper.com/flippingbook/2013/especificos/candados/files/assets/download s/publication.pdf

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