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Tecnología de los procesos de producción

UNAM

Tecnología de los procesos de producción. Trabajo practico Nº 2: Torno automático.

Cortés, Esteban Guillermo. 1

Tecnología de los procesos de producción

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Introducción.

Este trabajo practico trata sobre la fabricación de un conector para manguera en un torno automático de la marca CAMPORESI. Esta pieza posee de un lado una espiga para la sujeción del diámetro interior de tubos flexibles, y en su otro extremo posee un cilindro con roscado exterior que tiene la misma función de sujeción. El material a utilizarse será latón en forma de barra hexagonal perforada.

-Conector macho para manguera-

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Tecnología de los procesos de producción. Trabajo practico Nº 2-Torno automático. DATOS. La pieza será fabricada a partir de latón LAT. 70 de la norma IRAM 557. Características principales. -Recomendado para procesos de mecanizado con arranque de virutas. -Su contenido de Plomo favorece un tipo de viruta corta. -Rango de maquinabilidad: 90 (100 es el máximo). -Buena deformabilidad en caliente. -Alta conductividad térmica y eléctrica. -Densidad: 8.47 gr./cm3 .

Aleación

Latón 70/30

Composición (%)

Cu: 68,5 - 71,5 P: 0.07 Max. Fe: 0.05 Max. Zn: resto

Norma ASTM

B-36 Aleación 260

Nro. UNS

C-26000

Propiedades

Color amarillo intenso, muy dúctil y mayor resistencia que el latón 66/34. Para embutido.

Usos Corrientes:

Municiones para armas pequeñas y medianas. Broches de

presión,

productos

hechospor

operaciones

progresivas. Tanques y tuberías de radiadores. TerMin.ales eléctricos. Partes de grifería. Rango de Dureza HRT 30 Min.

20

Max.

79

Min.

10

Max.

95

Min.

60

-

Max.

214

-

Resistencia a

Min.

29,1

Tracción (Kg/mm2)

Max.

73,1

Rango de Dureza RB Rango de Dureza HV

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Forma y estado de suministro. La barra de latón utilizada es de forma hexagonal y posee un agujero en su eje. Este agujero es posible solicitar al distribuidor debido a la cantidad de piezas a realizar en serie, y evita el tiempo utilizado para el taladrado. Dimensiones de la barra: 11/16 pulg., agujero=6mm Terminación Superficial DIN Las terminaciones superficiales se indican en el Plano Nº1 y hacen referencia a lo siguiente: Signo superficial

Significado

Profundidad de marcas en µ

Superficies

tales

como

las

que

Hasta 25

resultan en trabajos de afinado con arranque de viruta. Los surcos son todavía visibles a simple vista. Superficies

tales

como

las

que

Hasta 4

resultan en un afinado fino con arranque de viruta. Las marcas ya no se ven a simple vista.

La cantidad a producir será de 100000 Piezas. DESARROLLO. Determinación de la longitud total de la barra. -Longitud de la pieza: 43.55mm -Corte: 5mm -Agarre de la última pieza: 10mm Longitud de partida

mm mm +100000piezas×5 + 10 mm pieza pieza Lp=4855010mm=4855.01m Lp=100000piezas×43.55

Se adopta

Lp=4856 m

Teniendo en cuenta que el largo máximo de barra que se obtiene en el mercado es de 6m, del que se puede obtener un total de 123 (123.6) piezas. El desperdicio de un a barra se tomara para la sujeción de la ultima pieza y es de 26.13mm. Por lo tanto se necesitará un total de 813 barras de 6m dando un total de 4878m. Peso del material de partida El volumen de una barra de latón hexagonal de 6m es:

M=δ ⋅Vol = 8,47gr /cm 3 ⋅ (600cm ⋅ 2,64cm 2 ) = 13416,48 gr

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Las 813 barras dan un total en peso de:

M=

13416,48 gr ×813barra = 10.907.598,24 = 10,91 Tn barra

Perdidas de material y porcentaje de desperdicio. Volumen bruto:

⎛ π (6mm )2 ⎞ V0 = ⎜ 264.08mm 2 − * Lp = 1144838867mm 3 = 1.14m 3 ⎟ 4 ⎠ ⎝ Volumen de la pieza:

VP = 5185.29mm3

(Calculado con SolidWorks)

Volumen de las 100000 piezas:

VTot P = 518529000mm3 Volumen desperdiciado:

VD = V0 - VTot P = 1.144.838.867mm3 -518.529.000mm3 = 626309867mm3 Esto implica que será desperdiciado un 54.7% del material de partida. Esquema de la secuencia de mecanizado en el Torno Automático.

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-Figura 1. Esquema de la secuencia de mecanizado-

Especificaciones: 1)

Poner a Tope y sujetar.

2) Acercar CP. 3) Taladrar. 4) Torneado Vt. 5) Torneado Tt. 6) Laminar rosca Td. 7) Cortar Vd. Fundamento de las operaciones. Esta secuencia de operaciones se utiliza de manera de lograr el menor tiempo de mecanizado que sea posible. Para esto se le da la forma especial a las herramientas que se utilizaran en cada soporte, lo que se justifica por la cantidad de piezas a producir (100000). Herramientas. Se analizará las herramientas según la secuencia de mecanizado. •

Para poner a tope la barra de latón se utiliza el tope ubicado en el carro posterior (CP).

•

En el taladrado se utiliza una mecha helicoidal de 8mm, alojada en otra cara de la torre.

•

Se hará el cilindrado anterior al roscado con una herramienta que además de realizar esta operación efectúa el chaflanado posterior.

•

La espiga se obtendrá con una herramienta de forma especial que le dará el perfil deseado en esta.

Herramientas de forma: Las herramientas de forma se pueden observar en el plano 6.

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Material de las herramientas. El material de las herramientas será acero rápido. Este permite que el filo de la herramienta se mantenga por mucho más tiempo que si se hubiese elegido una herramienta simple de acero al carbono, la cual también es útil para el maquinado del latón. Afilado. El afilado de las herramientas se realizará con muelas de afilado. Para la selección de la muela para afilado se utiliza las tablas de “Maquinas, Prontuario” de Larburu Arrizabalaga, Nicolás. Forma: Tipo 1 (Muela plana para afilado de herramientas, tabla 30.11). Dimensiones: 300x40x32 (diámetro exterior-espesor-diámetro interior) ESTUDIO DETALLADO DE CADA OPERACIÓN. Para la selección de parámetros de trabajo se utilizó el catalogo de Tornos automáticos CAMPORESI, eligiéndose los correspondientes al modelo HA-15. Selección de los parámetros de trabajo. Una vez establecidas las operaciones en la planilla de cálculo del catálogo CAMPORESI, se toma un rango de valores permisibles de velocidades de corte para el latón, en la tabla de velocidades de corte y avances. Se tiene: Material LATON

Cilindrar

Perfilar

Cortar

Taladrar

Con pre-corte

Sin pre-corte

80-150

80-150

80-150

80-150

50-80

0.08-0.15

0.02-0.025

0.04-0.05

0.03-0.04

0.08-0.15

En el diagrama de velocidades del catalogo y con un diámetro de 17,5 pulgadas se obtiene una velocidad de corte de 80m/min y un número de revoluciones del husillo de 1500 RPM. Los valores hallados están disponibles en la tabla de cálculo de tiempos y levas. Las RPM se mantendrán para toda la operación de maquinado. La sección de viruta q se obtiene por:

q = a ⋅ p (avance*profundidad) Con referencia a los valores hallados en la planilla de cálculos de tiempos y levas se tienen los siguientes valores de sección de viruta: Operación

Sección de viruta mm2

Torneado Vt

0,4

Torneado Tt

0,65

Cortar Vd

0.2

Taladrado CP

0,12 7

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De la tabla LXXXIV (Rossi Mario V2) se obtiene el valor del esfuerzo unitario de desgarramiento:

σ s = 100

Torneado

σ s = 70

Taladrado

(para el torneado se adopta un valor menor al menor existente en la tabla por recomendación del autor) Cálculo de los tiempos de mecanizado. Para el cálculo de tiempo de mecanizado se toma las revoluciones aplicadas al rendimiento que esta en la planilla de cálculos de tiempos y levas. Esta da un total de 409 RPM, y dado que el husillo gira a 1.500 RPM se tiene un total de 16,36 segundos (por regla de tres simple directa) para la realización de una pieza. Por lo tanto para el total de 100.000 piezas se tendrá un tiempo de mecanizado de 454,44 horas (1.636.000 segundos). En referencia a los tiempos muertos, se pueden presentar los siguientes: •

Reposición de barra en el alimentador: 10segundos/barra, lo que de un total de 8.130 segundos para las 813 barras.

•

Posible ajuste de las herramientas de corte (afilado, reubicación, etc.) y otros ajustes: 20minutos (1200 segundos).

Esto da un total de 1645.330 segundos (457,04 horas) para las 100000 piezas. Potencia. A continuación se presentan las formulas y consideraciones de calculo y mas abajo los valores correspondientes. La potencia consumida por arranque de viruta en el torneado es:

q× σ s ×v = Potencia efectiva en CV 4500×h h = Rendimiento mecánico de la maquina. q = seccion de viruta = avance*profundidad Ne cv =

σ S = Esfuerzo unitario de desgarramiento v = Velocidad de Corte (80m/min)

Se adopta un rendimiento de la maquina del 80 % ( η varia de 0.7 a 0.95). La energía consumida es: La potencia consumida en el perforado en el torno es:

M ×n N = T eCV 537

MT = momento torsor en Kgm

d2 M = σ ×a× (en Kgmm) T s 8 donde d es el diametro del agujero

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El laminado no es una operación de arranque de viruta sino que supone un cambio de forma y por lo tanto no se puede utilizar las formulas anteriores. En este caso se despreciará la potencia consumida en esta operación.

Operación

Potencia CV

Potencia kw-hs

Taladrar CP

1.1

0.8

Torneado Vt

0.23

0.2

Torneado Tt

0.3

0.2

Cortar Vd

0.63

0.45

Total=

2.26

1,65

La energía para producir 1 pieza será de:

E = N*Ttot = 1,65kw hs*0.0045 = 0,0074 Kw

por pieza

Por lo tanto para las 100.000 será un total de 742,5 Kw. Calculo de levas. El cálculo de levas se lleva a cabo en la Planilla de cálculos de tiempos y levas y sus dimensiones se presentan en los planos 2, 3, 4 y 5. Control de calidad y plan de control de calidad. Se realizará el control de calidad de la rosca cada hora, utilizando un peine de rosca. Esto lo realizará un operario sin mucha calificación. También se verificará cada hora de producción (para un turno de 8 hs de trabajo serían un total de 7 verificaciones de calidad) el diámetro exterior de la espiga mediante un calibre pasa no pasa. Si se localiza un desperfecto se procederá al ajuste necesario, el que lo deberá realizar un operario calificado. ELECCIÓN DE LAS MAQUINAS Y EQUIPOS. Para el maquinado se utilizará un torno automático CAMPORESI modelo HA-15, el que permite la producción masiva de piezas torneadas y tiene un precio de venta de u$D 7500. Se utiliza el catálogo proporcionado por la empresa el que contiene los detalles técnicos de la maquina, y además posee las tablas y gráficos utilizados para la selección de parámetros de trabajo. CÁLCULO DEL COSTO DE LA PIEZA. Costo de materia prima. La barra hexagonal de 11/16 pulgadas se consigue en el mercado a $52 el metro. Por lo tanto el costo de la barra de 6m es de $312.

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Siendo el total de barras requerido para la producción de 100000 piezas, 813, se tiene un costo total de la materia prima de:

Costo de la materia prima = CMP = $253.656 CMP =$253.656

CMP por pieza =$2,54

Costo de la mano de obra directa e indirecta. Si bien el torno es automático se necesitará un operario para el respectivo control de calidad y el ajuste. Se trabajará 8 h. al día durante 5 días a la semana Se consideran 45 minutos de descanso al día, lo que da un total de 7,25 horas al día. Se toma en cuenta la siguiente información estadística: Licencia ordinaria:

18 días/año

Feriados nacionales

11 días/año

Enfermedades y accidentes

9,4 días/año

Licencias especiales

4,2 días/año

Total

42,6 días/año

Además: Días del año

365

Sábados en el año

-52.5

Domingos en el año

-52.5

Total

260 días -Tabla 9. Días laborales-

Restando los días de inactividad: Días al año de presencia=260 días-42,6 días=217,4 días

h h días ⋅8 = 1739,2 dia año días h h días Horas netas trabajadas= 217,4 ⋅ 7,25 = 1576,15 días año año h h días ⋅ 0,75 = 163,05 Horas netas de descanso= 217,4 días año año Horas de presencia = 217.4

Ingreso mínimo global de referencia= $6,04 (Convenio UOMRA Abril de 2007) Precio de la mano de obra considerando cargas (Tabla 10)= $8,23/h Tiempo de fabricación = 1645.330 segundos (457,04 horas) Costo de la mano de obra = $7,52/h*(457,04 h/100000)= $ 0.04 Amortización: 10

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Torno: $23.775

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Vida útil: 35000 hs

Costo amortización: $ 0.68/hs

Tiempo de uso del torno: 457,04 horas (27.422,4 minutos) Amortización: $ 0.68/hs*(457,04hs/100000)= $0.003 Energía consumida: A la energía consumida se le agrega un 10% de consumo por las operaciones que no se pueden evaluar. Energía total: 1,1* energías= 1,1*1,65 Kw-h=1,82 Kw-h

3,94

Precio de la energía: $0,18/ Kw-h Costo energía consumida: 1,82 Kw-h * $0,18/ Kw-h = $0,33 Costo de la pieza= $2,54+$ 0.044+$0,003+$0,33= $2,92 Impuestos: IVA=21% DGR=3,6% Costo total de la pieza: 1,246* $2,92=$3,65 Ganancias: Requiriendo una ganancia del 35% Costo de venta de la pieza=1,35*$3,65 = $4,93

COSTO FINAL POR PIEZA= $4,93

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Concepto(y/o incidencia) Horas netas trabajadas Descanso Subtotal horas de presencia Licencia anual ordinaria Feriados pagos Enfermedades y accidentes

hs Anuales

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Jornal básico ($6,04)

Jubilaciones 3,35%

INSSJP 0,25%

As.Fam y FNE 2,7%

Obra Social 4,5%

ART 1,5%

1583,4

9563,7

320,4

23,9

258,2

430,4

143,5

163,8

989,4

33,1

2,5

26,7

44,5

14,8

1747,2

10553,1

353,5

26,4

284,9

474,9

158,3

144

869,8

29,1

2,2

23,5

39,1

13,0

80

483,2

16,2

1,2

13,0

21,7

7,2

75,2

454,2

15,2

1,1

12,3

20,4

6,8

Licencias especiales

33,6

202,9

6,8

0,5

5,5

9,1

3,0

Total

2080

12563,2

420,9

31,4

339,2

565,3

188,4

- Matriz de costo de la mano de obra productiva-

El costo por hora será: $15.646,9 2080h = $7,52 hora

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SAC 8,33 CSS/SAC % 12,8%

Prev. p/ Desp. 2,85%

Total

796,7 82,4

102 10,5

272,6 28,2

11911,4 1232,1

879,1 72,5 40,3

112,5 9,28 5,1

300,8 24,8 13,8

13143,5 1083,28 601,7

37,8 16,9 1046,5

4,8 2,16 133,9

12,9 5,8 358,1

565,5 252,66 15646,9