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• German Martinez

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Procesos de Manufactura Proyecto Final “Mesa Plegable”

Integrantes: Juan Manuel Mier Canales Diego Peña Núñez Jesús Blázquez González Juan Antonio Ramírez Alfo Renato Rodríguez

Procesos de Manufactura El diseño en este proyecto fue pensado para amas de casa y al público en general, ya que una mesa es siempre utilizada tanto para ingerir alimentos, jugar juegos de mesa, hacer tareas etcétera. Cualquier persona que busque portabilidad y resistencia en una mesa es candidato a este producto. Las agencias de eventos son otro de los posibles clientes, ya que sus necesidades son encontrar mesas que sean apilables fácilmente, resistentes, durables al igual que trasportables, en esta mesa encuentran esas características y otras más.

En la vida diaria con tantas ocupaciones que exige el ritmo de vida actual, tanto los hombres como las mujeres han procurado llenar su espacio con cosas que les son confortables y prácticas. Es por eso que se ha decido diseñar, crear un proceso de manufactura y un prototipo, de un producto que podría resultar muy valioso dado que hoy en día es preferible tener en casa cosas que no exijan tanto espacio y que se puedan guardar y sacar solo cuando se necesiten con facilidad.

La MESA PLEGABLE es un producto único que tiene el valor agregado de ser fácil de transportar así como de guardar, es un mesa que bien podría ser utilizada por cualquier persona dada la facilidad de plegar y contraer, no tiene tornillos ni roscas por lo que no se corre el riesgo de que al perder un tornillo se vuelva en algo inservible.

2/4/2013

2/14/2013

2/24/2013

3/6/2013

3/16/2013

3/26/2013

4/5/2013

4/15/2013

4/25/2013

introducción calendarización planos del producto dibujo ensamblaje seleccion de materiales estudios de material planos de cargas planos de esfuerzos planos de resistencia pruebas de impacto estudio del proces seleccion de procesos fabricacion del prototipo escrito del proceso escrito de la conclusion

Descripción de función del producto: El producto consiste en una mesa plegable en terminados de blancos y negro. La mesa está apoyada en 4 patas doblables, permitiendo así que la mesa sea portátil ligera y guardar. Esta mesa cuenta con una manija para una cómoda manera de transportar la mesa como si fuera un maletín. A diferencia de otras mesas del mercado, esta no cuenta con tubos que conecten en cruz entre las patas lo que la convierte en un elemento de decoración mucho más estético a modelos convencionales. El funcionamiento de esta mesa recae en su compacto diseño que permite guardarlo en cualquier lado siendo así ideal para viajes y eventos. Su peso moderado y su alta resistencia inspiraron la creación de esta mesa pues respaldan su fin principal hacerla práctica, segura y trasportable. Planos de ingeniería del producto y diseño del producto, explosionado y ensamblaje:

5/5/2013

8

5

6

7

4

621.845

96

2

3

1

13 13 D

D

85 30 1263 1250 50 1100 100 C

C

R100 140.800 135

200 23

400

30

740 B

B

800

30

A

NAME

MATR.

DRAWN CHECKED

A

TITLE:

MESA LADO A

ENG APPR.

30.800

PROFESSOR

2.400

10

DATE UNLESS OTHERWISE SPECIFIED: DIMENSIONS ARE IN INCHES ANGULAR: 1° DIMENSIONS:

5

0.03

THIRD ANGLE PROJECTION USED COURSE:

GROUP:

ASSMT:

FILE: MESA LADO A ITESM-B-2012.slddrt (c) 2012 Departamento de Mecatrónica - Tecnológico de Monterrey

7

6

DETALLE 5A ESCALA 1 : 4

4

3

Tecnológico de Monterrey

SIZE PART. NO.

A

B

SCALE: 1:8

2

REV

WEIGHT:

SHEET 1 OF 1

1

A

8

5

6

7

4

2

3

1

D

D

85 85 30 1250 1150

R100

50

C

C

100 140.800

200 400

191.200 23 6

B

B

800 B

30 NAME

MATR.

DRAWN CHECKED

A

TITLE:

MESA LADO B

ENG APPR.

2.400 5

PROFESSOR DATE UNLESS OTHERWISE SPECIFIED: DIMENSIONS ARE IN INCHES ANGULAR: 1° DIMENSIONS:

0.03

THIRD ANGLE PROJECTION USED COURSE:

30.800 ITESM-B-2012.slddrt (c) 2012 Departamento de Mecatrónica - Tecnológico de Monterrey

7

6

5

GROUP:

ASSMT:

FILE: MESA LADO B

4

DETALLE B

3

Tecnológico de Monterrey

SIZE PART. NO.

A

B

SCALE: 1:8

2

REV

WEIGHT:

SHEET 1 OF 1

1

A

8

7

5

6

4

2

3

1

D

D

25.400

DETALLE A ESCALA 1 : 5

C

C

38.100 38.100 A

B

B

NAME

100

MATR.

DRAWN

1000

CHECKED

TITLE:

MESA PLEGABLE

ENG APPR.

A

PROFESSOR DATE UNLESS OTHERWISE SPECIFIED: DIMENSIONS ARE IN INCHES ANGULAR: 1° DIMENSIONS:

0.03

THIRD ANGLE PROJECTION USED COURSE:

GROUP:

ASSMT:

FILE: PATA DE MESA ITESM-B-2012.slddrt (c) 2012 Departamento de Mecatrónica - Tecnológico de Monterrey

7

6

5

4

3

Tecnológico de Monterrey

SIZE PART. NO.

A

B

SCALE: 1:10

2

REV

WEIGHT:

SHEET 1 OF 1

1

A

8

7

6

5

4

2

3

1

D

D

C

C

B

B

40.640 25.400 NAME

MATR.

DRAWN CHECKED

TITLE:

ENG APPR.

A

Tecnológico de Monterrey A

PROFESSOR DATE UNLESS OTHERWISE SPECIFIED: DIMENSIONS ARE IN INCHES ANGULAR: 1° DIMENSIONS:

0.03

THIRD ANGLE PROJECTION USED COURSE:

GROUP:

ASSMT:

FILE: SEGURO DE PATA ITESM-B-2012.slddrt (c) 2012 Departamento de Mecatrónica - Tecnológico de Monterrey

7

6

5

4

3

SIZE PART. NO.

A

B

SCALE: 2:1

2

REV

WEIGHT:

SHEET 1 OF 1

1

8

7

5

6

4

2

3

1

1.270

D

D

3.650 30.800

5

20.320

C

C

40.640 38.100

25.400

B

B

54.050 52.050

2

NAME

MATR.

DRAWN CHECKED

TITLE:

ENG APPR.

A

Tecnológico de Monterrey A

PROFESSOR

1.270

DATE UNLESS OTHERWISE SPECIFIED: DIMENSIONS ARE IN INCHES ANGULAR: 1° DIMENSIONS:

0.03

THIRD ANGLE PROJECTION USED COURSE:

GROUP:

ASSMT:

FILE: SOPORTE SENCILLO ITESM-B-2012.slddrt (c) 2012 Departamento de Mecatrónica - Tecnológico de Monterrey

7

6

5

4

3

SIZE PART. NO.

A

B

SCALE: 1:1

2

REV

WEIGHT:

SHEET 1 OF 1

1

8

D

N.º DE ELEMENTO 1 2 3 4 5 6 7

5

6

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N.º DE PIEZA

MESA LADO A MESA LADO B SOPORTE SENCILLO Ensablaje visagra MANIJA Rexroth-3 842 535 638_Screw20 TORNILLO M2 SEGURO SOPORTE SENCILLO-PATA DE MESA PATA MESA SEGURO LADO A SEGURO LADO B

8 9 10 11

4

2

3

DESCRIPCIÓN CONTIENE LA MANIJA MESA LADO HEMBRA NO TIENE MANIJA Se encuentra atornillado al interior de la mesa cuatro tornillos M2

1

CANTIDAD 1 1 4 2 1 8 12

SE COMPRARA A UN PROVEEDOR EN CHINA QUE ASEGURA CALIDAD Y PRECIO A BUEN VOLUMEN VA SOLDADO A LAS CARAS DEL SOPORTE SENCILLO DE TAL MANERA QUE DEJA LIBRE MOVIMIENTO DE PATAS Es el soporte de la mesa, es plegable y va a una base

D

4 4 1 1

1 7

11

7 C

2 C

7

5

9

3

9

7

7

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3 8 9

B

B

7 7

7

10

NAME

MATR.

DRAWN CHECKED

TITLE:

ENG APPR.

3

A

Tecnológico de Monterrey

PROFESSOR DATE

8

UNLESS OTHERWISE SPECIFIED: DIMENSIONS ARE IN INCHES ANGULAR: 1° DIMENSIONS:

9

0.03

THIRD ANGLE PROJECTION USED COURSE:

GROUP:

ASSMT:

FILE: Ensamblaje ITESM-B-2012.slddrt (c) 2012 Departamento de Mecatrónica - Tecnológico de Monterrey

7

6

5

4

3

ENSAMBLEJE

SIZE PART. NO.

2

REV

A

B

SCALE: 1:48

A

WEIGHT:

SHEET 1 OF 1

1

Requerimientos funcionales como: tipo de cargas, esfuerzos, resistencias: mecánica, al impacto, al medio ambiente, a solventes, a detergentes, química: duración de la pieza, temperaturas de trabajo del producto. El producto va a estar conformado por un plástico termoformado de polietileno de alta densidad. Se pensó en que proceso sería el más adecuado para la realización de este producto y al hacerse un estudio de materiales y costo de producción se determino que el más factible es el proceso de termoformado. Las ventajas del termoformado es la utilización de pocas herramientas, costo de ingeniería baja y menos tiempo, lo que hace que el termoformado sea ideal para el desarrollo de prototipos y un bajo volumen de producción. El polietileno de alta densidad o PEAD en el producto no se ve afectado por ningún detergente, solvente, químico, o cambio climático. Debido a la resistencia al ataque químico y corrosión del polietileno, por lo que el tiempo útil o tiempo de vida del producto puede extenderse por muchos años en condiciones favorables. Por otra parte, debido a la estructura del producto y su ensamblaje, esta mesa puede soportar cargas moderadas de hasta 250kg/m2 brindándole un soporte ideal en sus cuatro patas a pesar de tener una longitud de 2.5 metros.

Requerimientos de apariencia: texturas en todo el producto, color o colores deseados, opacidad, etc. La textura del producto será rígida, con una superficie rugosa para que los objetos no se resbalen fácilmente. El color deseado es un blanco tenue, con terminados negros. El diseño realmente es el que le dará el valor agregado al producto, no tanto su valor visual como tal. A continuación se presenta un estudio ergonómico para la comodidad y ajuste ideal de la mesa plegable al usuario. (Estudio ergonómico por parte de estructuplan)

Ergonomía - Espacio de trabajo y computadoras. (n.d.). Estrucplan On Line - Impacto Ambiental Seguridad e Higiene en el Trabajo - Efluente Gaseosos - Efluentes Líquidos - Aparatos Sometidos a Presión - Matriz Legal Ambiental - Ergonomia - Estudios Puntuales de Seguridad. Retrieved February 22, 2013, from http://www.estrucplan.com.ar/Producciones/entrega.asp?IdEntrega=385

Selección de materiales y justificación:

Se pensó en el polietileno de alta densidad por ser un material relativamente ligero y a la vez resistente. El polietileno es un material con alta tenacidad que se deforma difícilmente, además, tiene un punto de ebullición alto lo cual lo hace resistente a líquidos de altas temperaturas. Es un material resistente a la corrosión y al ataque químico lo cual lo hace especialmente adecuado para el uso domestico y apropiado para la intemperie. El polietileno de alta densidad es un material de bajo costo lo cual hace el producto económicamente rentable. El segundo material que se pensó para el sedimento de la mesa es un chasis de acero austentico el cual aporta soporte a la mesa de polietileno y lo refuerza contra las fuerzas de impacto, compresión y rallado. El acero austentico es un acero fácil de maquinar y de soldar. Tiene una resistencia de 500 a 700 (N/mm^2) lo cual le dará un soporte excelente en sus cuatro patas a pesar del largo de 2.5 metros de la mesa.

Material Polietileno de alta densidad

       

Ventajas Punto de ebullición a 135°C por lo que lo hace resistente al agua en ebullición. Rango de temperaturas de trabajo entre -100 y 120°C. Viscosidad elevada y fácil de fundir en el horno (proceso más barato) Buena flexibilidad. Alta dureza. Resistente a ácidos, bases y alcoholes. Baja conductividad eléctrica, potencia (9,15) Alta tenacidad y resistencia mecánica.



Acero Inoxidable “Austentico” (porcentaje de carbón medio)

       

Alta resistencia al desgaste. Alta tenacidad. Dureza y ductilidad media. Alta resistencia a la corrosión. Fácil de soldar. Conductividad eléctrica media. Fácil de maquinar. Propiedades mecánicas: resistencia (N/mm2) 520-700 y alargamiento de rotura 45%.



Madera

     

Alta dureza. Alta tenacidad. Fácil de maquinar. Baja conductividad eléctrica. Aislante térmico. Facilidad para ser trabajada (corte, cepillado, unión con tornillos, clavos, adhesivos). Económico de ser laminada y formada (calor, humedad, presión).





 

 

Desventajas Fácil de oxidarse en el proceso, se necesitan antioxidantes los cuales aumentan un poco el precio de manufactura.

Alto horno (costoso) se trabaja a temperaturas altas. Se calienta rápidamente con la exposición al calor solar. El trabajar con nickel y cromo hace el producto más costoso.

Requiere de laca y barniz para evitar corrosión y exposición a intemperie. Costo medio-alto de material. Requiere mayor detallado y trabajo para un buen acabado.

Programa de pruebas: Ya que se selecciono el material a utilizar, Polietileno de alta densidad (PEAD), para la parte superior de la mesa y acero austentico para las patas de la misma. Con la finalidad de conocer el comportamiento de estos materiales a los esfuerzos que serán sometidos, se eligieron varias pruebas que nos darán una información más detallada del material y su resistencia. Las pruebas a utilizar son: 

Prueba de Resistencia Química: Esta prueba se utilizaría especialmente en el Polietileno, ya que será la superficie que más en contacto estará con diferentes factores químicos día a día. Con esta prueba se pretende obtener una comparativa sobre los agentes químicos que podrían poner en peligro la durabilidad de la mesa, aunque con anterioridad sabemos que al tratarse de Polietileno de Alta Densidad, los factores de riesgo son mínimos.



Prueba de Compresión: A su vez sería necesario realizar pruebas de compresión en el PEAD así como en el acero, para conocer la capacidad de fuerza sobre área que pueden resistir, y si lograra ser suficiente para el uso que se le dará. Esta prueba nos ayudaría a identificar si la mesa necesitaría algún tipo de refuerzo en caso de que la mesa no arrojara resultados satisfactorios en la prueba.



Prueba de Dureza: Por otro lado también es necesaria la realización de una prueba de dureza, ya sea Brinell o Rockwell para el acero, con la cual se obtendrá la capacidad de resistencia a la penetración que tiene el acero que se utiliza en el producto de la mesa plegable. Por otro lado para el PEAD se pensó realizar una prueba de dureza Shore tipo D que se utiliza en plásticos de alta densidad.

En base al uso destinado de la mesa, estas tres pruebas son las más importantes y con las que se obtendrá la información requerida en la elaboración de la mesa plegable.

Selección de los procesos de manufactura:

Las piezas para la construcción de la mesa plegable se dividen en dos debido al material. La base de la mesa, que está hecha de polietileno de alta densidad; las patas y bisagras, hechas de acero inoxidable. Por lo tanto la selección de maquinas y herramientas para lograr construir estas piezas pueden variar. Comenzando con la selección de maquinas se requiere que observar el tipo de proceso para cada material. Para la base de la mesa será un proceso de formado a diferencia de las otras piezas que se elaboraran por un proceso de remoción de material. Debido a las propiedades plásticas del polietileno y los terminados que necesita la mesa se escogió este material. La forma más económica de hacerlo es con una maquina de inyección de plástico, las cotizaciones de esta máquina varían de entre $350,000 a $500,000 pesos dependiendo la marca, modelo y estado de la inyectora. Para garantizar la producción continua de la base para la mesa, se necesitaría comprar una inyectora marca Liang Hung Lh500 modelo 1900, que cuenta un motor de 50 hp, una presión de 300 psi y una capacidad de inyección de 2 kilogramos que es más que suficiente para elaborar cada una de las piezas plegables de la mesa. El costo a tratar por la inyectora seria de $380,000 pesos. Una vez hecha la base de plástico se sigue con los materiales mas duros y difíciles de trabajar, que serían las patas de acero y las bisagras, tanto las que conectan las dos piezas de polietileno como la que conecta las patas con la mesa. Debido a que producir una pata por medio de fundición es muy caro, por que se tendría que invertir en un horno, la mejor opción será hacer los siguientes procesos: procesos carea, cilindrado y roscado interno con un torno. Por otro lado, para la bisagra que conecta la mesa con las patas se utilizara una fresadora para el careado, contorneado y un torno para hacerle un taladrado. El Torno Multitech 1000 super con una fuerza de 3 hp y una distancia entre puntas de 1m que permitirá el trabajo adecuado de las patas de la meza, sería otra de las maquinas necesarias y esta tiene un costo de $87,954 pesos.

La Fresadora para metales Orion 16 fue la cotización más exitosa ya que cumple con las especificaciones necesarias para el buen trabajo de las bisagras. Con una potencia de 600 W y con dos velocidades de 1500 y 2500 revoluciones por minuto la hacen adecuada para el trabajo. El costo de esta herramienta es $18,373 pesos. Las demás piezas como tronillos y las bisagras más pequeñas se compraran a proveedores externos ya que el costo de producción es más elevado dado a las características de estas maquinas. Es decir, sería contraproducente producir las piezas pequeñas y baratas (en el mercado exterior) sabiendo que su producción seria elevada.

Ensamblaje de las partes: Las partes A y B de la mesa van a ser fabricadas por un proceso de termoformado, estas Ensamblado de las dos partes A

piezas van a estar unidas mediante unos herrajes que a su vez van a estar unidos a la mesa

Y B de la mesa

por medio de una pija y unos tornillos que fijaran las bisagras a las partes de la mesa, y le darán el mecanismo de plegarse en forma de sándwich.

Ensamblado de la manija a la

La manija que también será fabricada por un proceso de termoformado y será del mismo

parte A de la mesa

material de la mesa, va estar solamente ensamblada en el orifico de la Parte A de la mesa.

Ensamblado de las patas al soporte de las patas de la mesa

Ensamblado de el soporte de las patas de la mesa a las pates A Y B de la mesa

Las patas estarán hechas de acero austentico y estarán ensambladas en el soporte de las patas de la mesa, mediante la pieza C. Un perno atravesara la pieza C, la cual estará soldada al soporte, y le dará movilidad a las patas de la mesa. Los soportes de las patas de la mesa, encargados de soportar el mecanismo que dará movilidad a las patas, estarna ensamblado a la mesa mediante cuatro pijas y cuatro tornillos por soporte, en un ensamblado similar al utilizado para el ensamblaje de las bisagras a las partes A Y B de las mesas.

Conclusiones del equipo En conclusión se determinó que la mejor manera de manufacturar una mesa plegable accesible y resistente es por un proceso de termoformado. Sobre la marcha se verificaron los dibujos técnicos y conforme se realizó el prototipo se fue modificando hasta llegar al producto final presente en el trabajo. Finalmente la verificación de disponibilidad del material y los estudios de costo-beneficio son claves importantes a la hora de la realización de dicho producto.

Conclusiones y aprendizaje individual Diego Peña Núñez Al realizar el trabajo comprendí lo mucho que se necesita conocer los tipos de procesos de manufactura no solo para el diseño de tu planta sino lo más importante... ¡Qué vas a producir! El conocer los tipos de materiales y sus características junto con los procesos de la manufactura moderna y el costo-beneficio desarrollo mis habilidades como estudiante y profesionista y amplio mi conocimiento acerca de la industria manufacturera. Juan Manuel Mier Canales El trabajo ha servido para conocer de una manera más clara los métodos de manufactura de clases, siempre va a ser enriquecedor para el conocimiento realizar este tipo de trabajos por que aterriza lo aprendido en el aula y lo reafirmado en los laboratorios. Aldo Renato Rodríguez Gracias a este trabajo, tuve la oportunidad de tener una experiencia más real sobre la importancia que tienen los procesos de manufactura a la hora de intentar transformar una idea en un producto. A su vez me permitió llevar a cabo lo aprendido en clase reforzando los conocimientos y dejando una satisfacción importante al ver el trabajo terminado. Juan Antonio Ramírez Núñez La práctica de los diferentes procesos de manufactura tiene una gran importancia para el conocimiento de los mismos, ya que con la teoría si bien puedes conocer los beneficios y los materiales a los que puedes aplicar dicho proceso de manufactura. Por medio de la práctica puedes ver los factores que no se conocen con la teoría como el cansancio físico, la dificultad que realmente representa y el tiempo que toma realizarlos. Jesús Blásquez González Durante la construcción de la mesa plegable se pudieron aplicar los diferentes conocimientos de procesos de manufactura, pero a diferencia de la clase durante la construcción de la mesa se pueden ver reamente las ventajas y desventajas de cada proceso. La importancia de conocer los procesos de manufactura y compararlos para escoger el

adecuado porque al momento de manufacturarlo se complican las operaciones si este no se escogió adecuadamente.