selección de procesos de fabricació linares
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8/17/2019 Selección de Procesos de Fabricació Linares
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SELECCIÓN DE PROCESOS DE FABRICACIÓN
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
Cuando haya completado este capítulo usted será capaz de
Caracterizar los procesos básicos de fabricación Diferenciar los procesos primarios, secundarios y terciarios
Seleccionar los procesos de fabricación adecuados
Estimar los costos de fabricación de un producto
Describir y utilizar términos y conceptos de fabricación
6.1 INTRODUCCIÓN
Independientemente del tipo de material, incluso el producto más simple
implica muchos procesos de fabricación. amos a e!aminar esa bicicleta "re# de
monta$a se muestra en la %i&ura '.(.
El modelo "re# )*++ incluye un bastidor, montae de las ruedas traseras, elmontae de la rueda delantera, tenedor de dirección con suspensión, manillar,
controles manuales, tia de sillín con, silla de montar, el pedal de mani-ela
subconunto, y el sistema des-iador.
El producto se en-ía como unos subconuntos. ntes de /ue el producto es
u&ado mal0, el minorista se une la rueda delantera, manillar, tia de sillín y sillín. El
minorista también comprueba para el correcto funcionamiento de la palanca de
cambios de 1) -elocidades, y austa la tensión de los radios de cada rueda.
2bser-amos /ue el montae de los componentes es un proceso de fabricación
importante si los componentes se ensamblan por el minorista o en la fábrica.
3na serie de procesos de fabricación se utilizan para hacer el marco subas0blea. 4ara empezar, lon&itudes estándar de tubos de aluminio se cortan a lon&itudes
apro!0imate para el tubo superior, tubo dia&onal, tubo de sillín, y estancias traseras.
5as estancias traseras se forman entonces en un proceso de ple&ado. 5os e!tremos
de cada tubo están conformadas y limpiarse. 5os tubos y estancias se sueldan untos
usin&6 el proceso de soldadura por arco de tun&steno del &as. El marco soldado se
limpia y finalmente pintó. Inspecciones de calidad también se han completado en el
medio. "en&a en cuenta /ue el tipo de
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FIGURA 6.1 bicicleta de montaña Trek. (Cortesía de Trek BicycleCororation.!
de proceso y su secuencia es importante. 4arte de planificación de la producción, de
hecho, es la determinación de la secuencia apropiada de los procesos de fabricación
primarios, secundarios y terciarios.
2tros procesos se utilizan en la fabricación de bicicletas, incluyendo7 moldeo
8neumáticos9, cromado o anodizado 8manillar, llantas9, estampación 8tias de sillín9,
estampación 8pi$ones9, y echando mano 8controles9.
l planear la fabricación de cual/uier producto, tenemos /ue responder a las
pre&untas fol0si7
:Cómo ele&imos los procesos de fabricación específicos;
:Cómo los materiales influyen en la elección de los procesos de fabricación
seleccionados; cuestiones de función o producto sería de rendimiento influyen en nuestra
elección de los procesos; :
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Procesos de Fabricación
Deformación
"#tr$si%n
For&ando
Rodando
'ib$&oBar
Tre(lado
Fundición
Centrí)$*o
F$ndici%n aresi%n
In+ersi%n
,olde-ermanente
,oldeo enarena
Hoja DeMetal
'oblado
.$resi%n
'ib$&o
-$ñeta/os
Ci/allamiento
0ilado
Procesos depolímeros
,oldeo orsolado
F$ndici%n
"l moldeo orcomresi%n
"#tr$si%n
,oldeo orinyecci%n
Termo)ormado
,oldeo ortrans)erencia
Laboreo
Ab$rrido
-er)oraci%n
Frente
,olienda
,olienda
.eilladas
Torneado
.errar
"C,1 "',
Acabado
"lanodi/ado
A(lando
-int$ra
"nc2aado
-$lido
Asamblea
A$tomati/ado
3inc$laci%n
In+ersi%n
.oldad$ra
,an$al
Remac2ado
.oldad$ra
%i&ura '.1 "ipos de procesos de fabricación.
2peraciones de mecanizado secundarias, tales como torneados y rectificado de la
superficie de fricción. Carcasas de ne-era se perforan con frecuencia o pu$etazos
hoyo. Inyección piezas moldeadas por lo &eneral tendrán superá-it %lash recortado.
Los %rocesos de f!r"cc"#$ de( Terc"r"o se relacionan con tratamientossuperficiales tales como po05ishin&, pintura, tratamiento de calor, y de unión. 3na
parte, tal como el cuadro de la bicicleta, puede someterse a una secuencia de muchosprocesos u operaciones, incluyendo la limpieza y la pintura antes de /ue se ensambla
como el producto final.
6.2.1 Defor&c"#$ )r$e(
Defor&c"#$ )r$e( cambia la forma o forma de materias primas a &ranel causadaspor la compresión o tracción rendimiento. De materiales a &ranel incluyen palan/uillas,
tochos, y losas, en comparación con materiales de la hoa. 2re se procesa inicialmente
en lin&otes solidificados. 5in&otes posteriormente se rodaron en pe/ue$os
rectan&ulares floraciones, palan/uillas y losas. l&unos de los procesos de
deformación a &ranel más comunes se describen a continuación.
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E*+r's"#$ Como se muestra en la fi&ura '.*, en la e*+r's"#$, de metal calentadoproduce plásticamente, ya /ue se empua a tra-és de una bo/uilla, la producción de
piezas lar&as con una sección trans-ersal constante. ?ectan&ular, circular, trian&ular,
en forma de 5, y secciones trans-ersales en forma de 3 son comunes. "ubin& y la
tubería también se pueden e!traer usando un mandril para formar el n@cleo hueco.
"ambién se producen secciones trans-ersales de encar&o. "ípicamente e!trusiones seen-ían en lon&itudes de )+ pies, la misma lon&itud /ue un remol/ue tractor. 5as
secciones trans-ersales pueden -ariar desde apro!imadamente (A) a (1 pul&adas de
diámetro. Cantidades producción económica -an desde (.+++ a (++.+++ piezas.
E!trusiones están hechos de metales d@ctiles, incluyendo aluminio, acero, zinc, cobre,
y ma&nesio.
For,r Como se muestra en la %i&ura '.), en la for,. El material se comprimeplásticamente entre dos mitades de un conunto de matrices de presión hidráulica o el
&olpe de un martillo. In die cerrado forar el material se comprime en todos los lados.
Durante
Batriz abierta forar la pieza de trabao se martilla entre dos mitades de la matriz /ueno restrinan el fluo lateral del material. menudo material a &ranel está preformado
en tro/ueles blo/ueadores. %ora se realiza normalmente cuando el metal está
caliente, lo /ue re/uiere menos trabao. Boderadamente formas compleas pueden ser
falsificados con un tama$o má!imo limitado a apro!imadamente *' pul&adas. 5as
cantidades de producción económica -an desde (.+++ a (++.+++ piezas.
B($ceo Dos o más rodillos cilíndricos comprimen plásticamente el material,formando láminas, barras o -arillas. ?odando se utiliza para producir palan/uillas,
tochos, y losas de lin&otes. 5as palan/uillas son posteriormente rodó en barras
rectan&ulares o circulares. 5osas se enrollan en placas y láminas de metal. =looms se
enrollan en perfiles estructurales, incluyendo -i&as I, -i&as de canal, án&ulo y -i&as deala ancha. El procesamiento de los lin&otes en las di-ersas formas se muestra en la
%i&ura '.. 5aminación en caliente re/uiere menos trabao /ue la laminación en frío
para deformar materiales, pero produce un acabado de la superficie o!idada.
5aminación en frío re/uiere más trabao, pero aumenta el límite elástico del material y
produce un acabado superficial superior.
Br D"!',o Como se muestra en la %i&ura '.', en el d"!',o de !rrs, barra deacciones se tira a tra-és de un tro/uel de sección trans-ersal reducida. Estirado en frío
aumenta la resistencia del material y meora el acabado de la superficie. Se producen
lon&itudes rectas de circular o de barras ?ectan&ular de -alores. 5os tama$os -arían
desde (A a ' pul&adas de sección trans-ersal.
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Tref"(do E$ +ref"(do, barra de acciones se tira a tra-és de un conunto de matricesestrechamiento sucesi-amente, formando una lar&a cadena de cable /ue
normalmente se enrolla en un carrete como un proceso continuo. "ama$os de las
secciones de la Cruz -an desde +.++( a cerca de *. pul&adas0es. Dibuo se utiliza
con metales d@ctiles, tales como aluminio, acero, y cobre.
6.2.2 F'$d"c"#$
Cs+"$) es uno de los procesos más anti&uos, /ue se remonta a miles de a$os, en los/ue el metal fundido se -ierte en un molde para solidificar. %undición puede producir
&eometrías compleas dentro de las tolerancias amplias. 4ara una precisióndimensional piezas fundidas son típicamente mecanizados en operaciones
secundarias. "res de los procesos de fundición más utilizados son la fundición en
arena, fundición a presión, y el reparto de la in-ersión.
F'$d"c"#$ de re$ E$ ( f'$d"c"#$ e$ re$, el metal fundido se solidifica en unmolde de arena. El molde estándar está formado por el embalae de arena h@meda
alrededor de un patrón con la misma forma e!terna como la parte para ser echada. El
patrón se retira antes de la colada y más tarde reutilizado. Como se muestra en la
fi&ura '., los fluos de metal fundido hacia abao el bebedero en el corredor, a tra-és
de la abertura de la parte, llamada una puerta y en la ca-idad /ue forma parte. El
ele-ador es un pe/ue$o depósito de metal lí/uido /ue alimenta el material en la parte/ue la parte se enfría y se contrae. F@cleos preformados se pueden colocar en el
molde para crear huecos, tales como los a&ueros cilíndricos. Castin& abierto el molde
se utiliza para piezas con una superficie plana en un lado 8por eemplo, tapas de
re&istro, oyas9. %undición cerrado molde utiliza un medio frente y medio de arrastre,
encerrado en un frasco. Cuando el metal se ha solidificado y enfriado el molde se
destruye con el fin de eliminar la parte. 5a línea de separación es donde las dos
mitades del molde de mes. "ama$os de piezas de fundición de arena pueden
e!tenderse de pul&adas a pies. l&unos blo/ues de motores industriales se han
echado tan &rande como (1 pies en sección trans-ersal y *+ pies de lar&o. Cantidades
producción económica pueden ser muy pe/ue$as, por eemplo entre ( y (+. Se utilizan
todos los metales no ferrosos y férricos. Boderadamente formas compleas sonposibles. Bachos de arena se pueden utilizar para producir entalladuras internas y
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e!ternas. 4iezas hechas por moldeo en arena tienen un acabado de superficie
&ranular.
Die Castin& En fundición a presión, el material fundido se inyecta a presión en
ue&o de matrices permanente 8es decir, las mitades de molde9 por lo &eneral hecho
de acero. Debido a /ue el acero
molde se -uel-e a utilizar, die castin& es más rápido /ue la fundición en arena. 4ero, el
conunto de tro/uel de acero es a menudo más caro a má/uina.
El acabado de la superficie de las piezas de fundición es más sua-e /ue partes de
arena de fundición. Como se muestra en la %i&ura '., un disparo de metal fundido se
coló en la abertura y, a continuación hidráulicamente chocó contra las mitades delmolde por el émbolo. Bá/uinas de fundición a presión de cámara caliente, Ghich0
automatizar a@n más el proceso, también se utilizan. 5a parte solidificada es empuada
fuera del molde por es%")s de e*%'(s"#$, después de /ue el ue&o de tro/ueles sesepara. "ama$os má!ima parte están limitados por la capacidad de sueción de las
má/uinas de inyección, típicamente alrededor de *+ pul&adas por *+ pul&adas. 5as
piezas pe/ue$as, de menos de una pul&ada, puede ser de fundición. Boderadamente
formas compleas son posibles. 5os -ol@menes de producción económicas son
&eneralmente más de (+.+++ piezas. fin de no fundir el molde de acero, materiales
de moldeo a presión comunes son metales bao punto de fusión, aleaciones IFC53D0
in& de aluminio, zinc, ma&nesio y latón.
F'$d"c"#$ de I$-ers"o$es Cer Perd"d/Proceso0 E$ f'$d"c"#$ de %rec"s"#$ , sesolidifica el metal fundido en un molde de cerámica hechas por el recubrimiento de un
patrón de cera con lodo lí/uido, lue&o se seca. 5a cera se funde a cabo antes de la
colada. Como se muestra en la %i&ura '.H, el modelo de cera se hace en un molde de
metal. 4artes m@ltiples se pueden combinar en el árbol patrón. 5a cera se funde y se
drena desde el molde de cerámica. %und
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de metal se -ierte en el molde de cerámica /ue se destruye después de la parte
solidifica. 5a compleidad de la forma y el -olumen de producción son similares a morir
de fundición. Bateriales de fundición incluyen aleaciones de aluminio, zinc, ma&nesio,
latón, acero y acero ino!idable. %undición de precisión se utiliza normalmente para
tiradas de menos de (+.+++ piezas.
6.2. Proces&"e$+o de Po(&eros
E$ e( %roces&"e$+o de %o(&eros, parte formas son creados por solidificación depolímeros o curado de polímeros termoestables thermoplastic. 5as piezas hechas de
materiales termoplásticos y termoestables se pueden realizar en muchas formas y
tama$os, con poco desperdicio de materia prima, lo /ue re/uiere pocos, si al&uno, las
operaciones de acabado. l&unos de los procesos más comunes incluyen7 moldeo por
soplado, moldeo por inyección, moldeo Compresión, moldeo por transferencia, termo
formado y castin&.
B(o3 4o(d"$) E$ e( &o(deo %or so%(do, como se muestra en la %i&ura '.(+, unapreforma de material termoplástico fundido se e!truye lue&o se inyecta con aire, lue&o
se e!pande a la forma del molde. El moldeo por soplado se utiliza con frecuencia para
producir piezas huecas con paredes finas. Capturadas ca-idades formas son posibles,
tal como una botella. "allas se limitan a unos tres pies de diámetro.
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4o(deo %or Co&%res"#$ E$ e( &o(deo %or co&%res"#$, un car&o de termoestableso en las, se forma tomar entre mitades del molde con calefacción bao presión
mientras /ue los curas de polímeros. Como se muestra en. %i&ura '.((, moldes de
compresión son más simples /ue los moldes de inyección, /ue no re/uieren uncompleo sistema de bebedero, corredor y ele-ador. El moldeo por compresión se
utiliza com@nmente para neumáticos de automó-iles y álbumes de re&istro. Boldeo
por transferencia inyecta el polímero en la ca-idad /ue permite inserciones
moldeadas. Sin embar&o, los termoestables o elastómeros bebederos y los
corredores, como se muestra en la %i&ura '.(1, no se rectifican y reutilizada como con
termoplásticos. "ama$os parte má!imas son típicamente menos de 1) pul&adas por
1) pul&adas. "ama$os mínima parte pueden ser del orden de (A a (A) de pul&ada en
sección trans-ersal. 5os -ol@menes de producción económica comienzan en alrededor
de (+.+++ piezas.
4o(deo %or I$5ecc"#$ E$ e( &o(deo %or "$5ecc"#$, &ránulos termoplásticos sefunden y lue&o se inyecta a alta presión en un molde de metal. Como se muestra en la
%i&ura '.(*, pellets de termoplástico se colocan en la tol-a. Como los &ránulos
rascador interior en el ca$ón, los &ránulos comienzan a frotar uno contra el otro,
causando calor suficiente para ultimadamente fundir los &ránulos. El sinfín lue&o pe&a
el plástico fundido en el molde a tra-és del bebedero, corredor, y la red de puerta. 5a
media ca-idad del molde forma el e!terior de la pieza. El medio n@cleo del molde
forma el interior. Como la parte enfría, se contrae sobre el n@cleo, re/uiriendo espi&as
de e!pulsión para retirar la pieza.
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5as mitades
del molde se deslizan sobre postes indicadores 8no mostrados9. ?ebaes e!ternos e
internos se pueden formar. Nc(eos (+er(es tienen forma de piezas metálicas /ue semue-en dentro y fuera del molde para formar rebaes e!ternos. 3n re!,e "$+er$o esuna característica /ue limita la retirada de la parte de la mitad de n@cleo del molde.
3na muesca e!terna es una función /ue restrin&e la e!tracción de la parte del medio
de la ca-idad del molde. 3na línea de separación separa las mitades del n@cleo y la
ca-idad. Soca-a duras se muestran en la %i&ura '.(). 3n sistema de canales de
lí/uido enfría las mitades del molde. 5as mitades del molde se mue-en a lo lar&o de un
ee llamado la dirección de cierre del molde. Buy formas compleas son posibles
incluyendo entalladuras internas y e!ternas. "ama$os 4arte están limitadas por la
capacidad de la siembra de la má/uina de moldeo por inyección. "ama$os parte
má!imas son típicamente menos de 1) pul&adas por 1) pul&adas. "ama$os mínima
parte son del orden de (. a (.) pul&adas en sección trans-ersal. 5os -ol@menes de
producción económica comienzan en alrededor de (+.+++ piezas.
For&$do +7r&"c For&$do +7r&"c incluye hoas del&adas de termoplásticoformador de -acío. 3n -acío se e!trae succionar la hoa fundido sobre el /ue forma la
parte patrón. 4iezas tan &randes como ' pies por ' pies han sido formadas al -acío.
Cs+"$) %o(&eros0 de fundición por &ra-edad de materiales de poliuretano serealiza utilizando silicona o. moldes 5ubber. 5as formas compleas pueden ser
emitidas, incluyendo entalladuras internas y e!ternas, ya /ue el molde se fle!ionará al
retirar parte.
6.2.8 9o, de +r!,o de( &e+(
En :o, de +r!,o de (os &e+(es, la deformación permanente de chapas finas espro0duo por fle!ión o fuerzas de cizallamiento. 4rocesos oa de trabao de metales
son a menudo llamados procesos de estampación. 5as fuerzas se producen por las
prensas mecánicas o idráulicas. 5as prensas hidráulicas presurizar fluido /ue empua
contra un pistón para comprimir mitades de matriz. Bás rápido, pero menos
controlable, prensas mecánicas usan un motor eléctrico para ener&izar un -olante de
inercia, conectado a un pistón o martillo /ue acaricia el punzón. Die conuntos incluyen
una colección de componentes, incluyendo uno o más mó-iles &olpes fiados a una
placa de punzón y una matriz estacionaria montada en un soporte de la matriz. En
adición a la fle!ión y perforadas características, las características de acción lateralsecundarias, tales como un a&uero o efe pueden ser producidos por la ma/uinaria
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/ue act@a sobre los lados de las piezas estampadas. 4rocesos oa de trabao de
metales producen formas de compleidad moderada. 4arte tama$os son típicamente
menos de 1) pul&adas por 1) pul&adas. 5as cantidades de producción económica
comienzan en alrededor de (+.+++ piezas. 5os materiales comunes incluyen
aleaciones de acero y aluminio. 4rocesos Com@n hoa metalistería incluyen d"!',o;
%(e)do; %'$
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