Procesos de Manufactura Proyecto Final “Mesa Plegable

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
7
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
8
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.