Proyecto Diseño de tornilloIntroducción Un tornillo es un elemento mecánico comúnmente empleado para la unión desmontable de distintas piezas, aunque también se utiliza como elemento de transmisión. El tornillo deriva directamente de la máquina simple conocida como plano inclinado y siempre trabaja asociado a un orificio roscado.2 Los tornillos permiten que las piezas sujetas con los mismos puedan ser desmontadas cuando la ocasión lo requiera Partes de un tornillo En él se distinguen tres partes básicas: cabeza, cuello y rosca: La cabeza permite sujetar el tornillo o imprimirle un movimiento giratorio con la ayuda de útiles adecuados; el cuello es la parte del cilindro que ha quedado sin roscar (en algunos tornillos la parte del cuello que está más cercana a la cabeza puede tomar otras formas, siendo las más comunes la cuadrada y la nervada) y la rosca es la parte que tiene tallado el surco. Además cada elemento de la rosca tiene su propio nombre; se denomina filete o hilo a la parte saliente del surco, fondo o raiz a la parte baja y cresta a la más saliente. Identificación Todo tornillo se identifica mediante 5 características básicas: cabeza, diámetro, longitud, perfil de rosca y paso de rosca. • La cabeza permite sujetar el tornillo o imprimirle el movimiento giratorio con la ayuda de útiles adecuados (Los más usuales son llaves fijas o inglesas, destornilladores o llaves Allen). Las más usuales son la forma hexagonal o cuadrada, pero también existen otras (semiesférica, gota de sebo, cónica o avellanada, cilíndrica...). ..). Se suele dar en milímetros. la Witworth y la métrica se emplean para sujeción (sistema tornillo-tuerca).. la dientes de sierra recibe presión solamente en un sentido y se usa en aplicaciones especiales (mecanismos dónde se quiera facilitar el . presillas. • • El perfil de rosca hace referencia al perfil del filete con el que se ha tallado el tornillo.. los más empleados son: Las roscas en "V" aguda suelen emplearse para instrumentos de precisión (tornillo micrométrico. la cuadrada y la trapezoidal se emplean para la transmisión de potencia o movimiento (grifos.El diámetro es el grosor del tornillo medido en la zona de la rosca. gatos de coches. • La longitud del tornillo es lo que mide la rosca y el cuello juntos. aunque todavía hay algunos tipos de tornillos cuyo diámetro se da en pulgadas.). microscopio. la redonda para aplicaciones especiales (las lámparas y portalámparas llevan esta rosca). Asi. lo que quiere decir que las dimensiones de diámetro. Estos tipos de rosca están normalizados.). Por ejemplo. Es importante aclarar que según el perfil de la rosca se define el tipo de rosca. forma de la cresta y la raiz. ya están predefinidas. Si el tornillo es de rosca sencilla. Si el tornillo es métrico de rosca fina (tiene un paso menor del normal). El paso de rosca es la distancia que existe entre dos crestas consecutivas. Si es de rosca doble el avance será igual al doble del paso. Los más comunes para sujeción son Withworth y métrica. La rosca métrica se nombra o designa mediante una M mayúscula seguida del diámetro del tornillo ( en milímetros). ángulo del filete. paso.5 mm de paso. como tirafondos. la designación se hace añadiendo el paso a la nomenclatura anterior. sistemas de apriete. se corresponde con lo que avanza sobre la tuerca por cada vuelta completa. M8 hace referencia a una rosca métrica de 8 mm de grosor. M20x1. etc..... .5 hace referencia a un tornillo de rosca métrica de 20 mm de diámetro y 1.giro en un sentido y dificultarlo en otro. placa y piezas forjadas. utilizar electrodos tipo 410 de bajo Hidrógeno.60 Tipo: Formas y Acabados: Características: Aplicaciones: Martensítico con alto contenido de azufre.. 0.15 Si máx.00 Mo máx. Buena resistencia a 760º C (1400º F) en servicio intermitente y a 675º C (1250º F) en servicio continuo. birlos. solera y hexagonal. Buena maquinabilidad: 85 % a 90% del acero 1212. de barras en estado recocido: RESISTENCIA A LA TRACCIÓN MPa 510 (kgf/mm2) ( 52 ) [ Ksi ] [ 74 ] LÍMITE DE FLUENCIA MPa 274 (kgf/mm2) ( 28 ) [ Ksi ] [ 40 ] REDUCCIÓ ALARGAMIEN N DE ÁREA TO EN 2" % % 30 60 . pernos. hacer un relevado de esfuerzos a 650-675º C (1200-1250º F).83. cuadrada. en caso necesario.060 S míx. 0. 0.25 P máx.00 Mn máx. flechas de motor.Diseño del tornillo Materia prima La materia prima con la cual se decidió trabajar fue el Acero inoxidable 416 debido a las especificaciones del material. Se emplea en flechas para bombas. No se recomienda soldar. tornillos.00-14. Tratamientos Térmicos recomendados (valores en ° C): FORJADO 1150-1235 No forjar abajo de 930°C Enfriar al aire. 1. enfriar al aire o en horno DUREZA BRINELL BARRAS RECOCIDAS (1) 155 Propiedades mecánicas típicas según NMX B . utilizar velocidades de 110 a 140 pies / min. Piezas grandes en horno RECOCIDO TEMPERATURA 690-780 MEDIO DE ENF. las cuales eran las mejores para la realización del tornillo.15 Cr 12. tuercas. Barra redonda. remaches y cuchillería. Especificaciones del material: Análisis químico según Norma Nacional NMX B-83 (% en peso): C 0. 1. precalentar a 204-315º C (400-600º F) y después de soldar. piezas para lavadoras. RESISTENCIA A LA TRACCIÓN TEMPLAD DE O REVENI (kgf/mm [ Ksi ] DO oC MPa 2) 131 [ 190 204 ( 134 ) 0 ] 124 [ 180 315 ( 127 ) 1 ] 950134 [ 195 1010 426* ( 137 ) 4 ] Enfriar al aire o en 100 [ 145 538* ( 102 ) aceite 0 ] [ 110 648 758 ( 77 ) ] 760 621 ( 63 ) [ 90 ] LÍMITE DE FLUENCIA MPa 1000 965 1034 793 586 414 (kgf/mm [ Ksi ] 2) [ 145 ( 102 ) ] [ 140 ( 98 ) ] [ 150 ( 105 ) ] [ 115 ( 81 ) ] ( 60 ) [ 85 ] ( 42 ) [ 60 ] ALARGAMIEN TO EN 2" % 12 13 13 15 18 25 REDUCCI DUREZ ÓN DE A HRB ÁREA % 45 45 50 50 55 60 390 375 390 300 225 180 Notas: *No se recomienda el revenido dentro de la gama de 399 a 565°C. Tabla 13. ya que éste tratamiento disminuirá las propiedades de impacto y resistencia a la corrosión Fuente: "Manual del Acero Inoxidable" Serie No 1 "Selección de los Aceros Inoxidables".Temple y propiedades mecánicas a diferentes temperaturas de revenido: TEMP. Publicación de NIDI (Nickel Development Institute) y ADAI (Asociación del Acero Inoxidable) . 09 0.87 1.06 1 1-5/8 39/64 2 6 5 5 6 6 7 1 3 2 L Thre ad Leng th 1.97 1.62 1.75 .02 0.79 0.59 0.62 0.57 1.Tornillo El diseño del tornillo que se eligio realizar fue un tornillo ASTM A325 estructural hexagonal para sujetadores mecánicos cuya norma es B18.2.6(Los datos generales y dimensiones del producto de la serie en pulgadas reconocida como norma internacional) Las medidas de nuestro tornillo son las siguientes: E F G H R Nominal Size or Body Width Width Across Radius Basic Diamete Across Head Height Flats of Fillet Diamete r Corners r Max Min Basic Max Min Max Min Basic Max Min Max Min 1. 75 Cotización .6 Radio de fil et e .Las medias que utilizadas en nuestro tornillo son: Tamaño nom inal Diámetro del cuerp o 1 Ancho de la lla ve 1.8 Altura de la ca be za .08 Longitud de rosca 1 1.6 Ancho entr e esq uina 1. Rosca . 614362 ” Dibujo de las medidas y el diseño de la rosca del tornillo .1-1989) Tamaño 1 Diámetro Exterior 1.9459” Área de esfuerzo 0.0000” Roscas x Pulgada 12 Diámetro de Paso 0. Dimensiones de Roscas de Tornillos Unified y American National (Del ASME B1.Debido a las diversas condiciones a las que se ve expuesto el tornillo así como a los movimientos bruscos creados por la maquinaria que estas a su vez pueden generar movimientos vibratorios los cuales pueden afectar el tiempo de vida del tornillo y el correcto funcionamiento de la maquinaria se decidió que el diseño de la rosca del tornillo fuese una rosca fina ya que es más resistente al aflojamiento por vibraciones gracias a su menor ángulo de inclinaciones.663” Valor de P 0.9459” Valor de H 0. hay una fuerza adicional F0 al perno.374 in2 E= módulo de elasticidad = 30x10^6 psi ó 207 GPA L= Longitud en dirección de la carga Área sección transversal= pi*r^2 PARTE A= área de la sección transversal de la parte donde se utiliza el tornillo = 50in2 E= modulo de elasticidad Hierro gris A48 grado 30= 5x106psi L= Longitud en donde se aplica el tornillo= . La parte recibe la misma fuerza pero en sentido negativo .Cálculos de Tornillo. Kb= Para perno Kp= Para la parte P= carga PERNO A= área de la sección transversal = 1. Efectos de esfuerzo inicial K= valor de fuerza requerida para generar una deformación de 1 in.625in Para calcular la tensión del perno Para la tensión de la parte Ahora si apretamos la tuerca. Esfuerzo debido a la carga del impacto F= Fuerza causada por el impacto δ= Deformación= F/K K= Kb del perno . el proceso se realiza mientras hay una inyección de líquido para facilitar el desbastado de la pieza. Cabeza hexagonal 4. TORNO • Torneado • Roscado • Chaflán FRESADORA • Cabeza hexagonal TRATAMIENTO TÉRMICO Orden de los procesos 1. Cuerda 5. Tratamiento térmico Descripción de los procesos • Torneado El primer proceso que se realizara para la producción del tornillo es el torneado de la materia prima (acero inoxidable 416).PLANIFICACION DE PROCESOS Los procesos los cuales llevara el acero A 416 serán los siguientes así como la maquinaria necesaria para su realización. Torneado 2. Chaflán 3. . seguido de buril de cobalto de 3/8 de pulgada (la cual será la herramienta que se utilizara para tornear el material). para control numérico fanuc) después se coloca la barra de acero inoxidable 416 en el torno. Se ingresa la programación para el torno CNC (lenguaje g tipo a. • Tratamiento térmico El tratamiento térmico se basa en calentar la pieza ya terminada sin afectar las medidas. . • Chaflán Por último se realiza el chaflán y se retira la pieza del torno para pasar a la fresadora • Cabeza del tornillo La cabeza del tornillo se realiza por medio de prensa para darle la forma hexagonal luego de realizar el proceso se pasa al tratamiento térmico.• Cuerda Posteriormente terminando el programa del desbastado del tornillo continúa con la cuerda del tronillo tipo asme. Se debe tomar en cuenta el uso del tornillo. basándonos en las propiedades del material. debe ser a una temperatura específica. 56 1.5 5 1 7.83 5.67 1.5 200 200 200 200 300 1000 200 1500 0.67 2.8 200 200 200 200 360 400 1000 1760 1.11 1.00 1.83 2.8 2 5 8.17 33.11 0.83 3.3 200 6660 18.11 2.78 0.56 4.78 2 1 3 200 200 200 400 200 600 1.78 4.50 .00 1.Tiempo de Procesos del Diseño de Tornillo Operaciones Tiempo por Producció Operación en n minutos requerida Tiempo total en minutos Tiempo total en días TORNEADO Colocar pieza y componentes Cortar Tornear Sub-Total CUERDA Cambio de buril realizar cuerda Sub-Total CHAFLAN realiza chaflán retirar pieza del torno Sub-Total FRESADORA Colocar pieza y componentes Realizar cabeza de tornillo retirar pieza Sub-Total TRATAMIENTO TERMICO colocar pieza y componentes realizar tratamiento térmico retirar pieza Sub-Total TIEMPO TOTAL DE PROCESO 1.89 2 3 5 200 200 200 400 600 1000 1.5 6 1.33 0.5 9 200 200 200 200 300 1200 300 1800 0. así como sus especificaciones: Fresadora Especificaciones de la fresadora con que cuenta la facultad Fresadora birmingham modelo bpv 3949 Serial 991356 NRC 47575156101 Descripción Mesa: 9" x 49" Sistema: Mecánico Tipo: Vertical Forma de la mesa: 3 Rayas Avances: Automáticos y Manuales Cono: R-8 Velocidad del husillo: 70 a 3600 RPM Velocidad alta y baja: 500 a 3600 RPM . Carrera del Husillo: 5" Vertical tipo: bric-point Motor: 2 HP RPM: 1735 Voltaje: 220/440 Peso de la maquina: 930 Kg Dimensiones de la maquina: 60" x 58" x 84" Torno Especificaciones del torno de la facultad Kimitsu kl-1640 NRC 471576 .70 a 600 RPM Distancia del husillo a la columna: 9-1/2" min. Laboratorio de diseño y desarrollo de prototipos mecatrónicos.18" max.Especificaciones de la maquinaria La maquinaria que se utilizara está disponible dentro de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla en la facultad de electrónica en el aula 109A-105. . útiles y accesorios. corbatas o cualquier prenda que cuelgue. bufandas. Antes de hacer funcionar la máquina. La zona de trabajo y las inmediaciones de la máquina deben mantenerse limpias y libres de obstáculos y manchas de aceite. así como contra caídas de piezas pesadas. Así mismo es peligroso llevar cabellos largos y sueltos. limpia y correctamente engrasada. Las mangas deben llevarse ceñidas a la muñeca. Se debe llevar la ropa de trabajo bien ajustada. frágiles o quebradizos. Orden y Limpieza. por lo que deben ser recogidos antes de que esto suceda. pulseras. cadenas en el cuello. Se debe usar calzado de seguridad que proteja contra cortes y pinchazos. . sobre todo cuando se mecanizan metales duros. Debe cuidarse el orden y conservación de las herramientas. lentes. zapatos de seguridad. Los objetos caídos y desperdigados pueden provocar tropezones y resbalones peligrosos. deben recogerse bajo gorro o prenda similar. tener un sitio para cada cosa y cada cosa en su sitio. Los trabajadores deben utilizar anteojos de seguridad contra impactos (transparentes). Lo mismo la barba larga. el personal debe vestir: braga con mangas cortas.Descripción Lenguaje G tipo A Torno de control numérico Software: Ormate-0 con control fanuc Normas de seguridad Torno Protección Personal. Es muy peligroso trabajar llevando anillos. La máquina debe mantenerse en perfecto estado de conservación. relojes. Todas las operaciones de comprobación. Eliminar los desperdicios. trapos sucios de aceite o grasa que puedan arder con facilidad. Las herramientas deben guardarse en un armario o lugar adecuado. Al soltar o amarrar piezas se deben tomar precauciones contra los cortes que pueden producirse en manos y brazos. Para retirar una pieza. comprobar medidas. Conectar el equipo a tableros eléctricos que cuente con interruptor diferencial y la puesta a tierra correspondiente. las arrancadas involuntarias han producido muchos accidentes. Manejo de Herramientas y Materiales. etc.. Los interruptores y demás mandos de puesta en marcha de las máquinas. Durante el mecanizado. No debe dejarse ninguna herramienta u objeto suelto sobre la máquina. Las poleas y correas de transmisión de la máquina deben estar protegidas por cubiertas. . se deben mantener las manos alejadas de la herramienta que gira o se mueve. se deben asegurar para que no sean accionados involuntariamente. deben realizarse con la máquina parada.Las virutas deben ser retiradas con regularidad. medición. Aún paradas las fresas son herramientas cortantes. al alcance inmediato del operario. se debe parar la máquina. etc. ajuste. acumulándolos en contenedores adecuados (metálicos y con tapa). eliminar las virutas. Se debe instalar un interruptor o dispositivo de parada de emergencia. utilizando un cepillo o brocha para las virutas secas y una escobilla de goma para las húmedas y aceitosas. Comprobar el acabado. Dirigir el chorro de líquido refrigerante. Medir o calibrar. . deben realizarse con la máquina parada. Todas las operaciones de comprobación. etc. especialmente las siguientes: Alejarse o abandonar el puesto de trabajo. Sujetar la pieza a trabajar. ajuste.Operación de las Máquinas. Limpiar y engrasar Ajusta protecciones o realizar reparaciones. todo el mecanismo necesario. Adecuadas.m. Girar manualmente el árbol porta-fresa. Coloque una hoja de papel entre el cortador y la pieza para ajustar el trabajo hasta que el papel se rompa.p. con la mano. los avances automáticos y en general. si no hay embrague adecuado al efectuar los cambios de velocidad y avances. Estudie minuciosamente de las tablas que esta provista la máquina. A todas las superficies deslizantes de la maquina aplíqueles aceite.p. haga un ajuste adicional según el grueso de papel. Nunca realice cambios de velocidad (r. ni verifique el trabajo estando la maquina en movimiento. . Limpie el exceso de aceite que gotea. con objeto de seleccionar las r.Normas de seguridad Fresadora Compruebe el nivel de aceite en cada aceitera de la maquina agregando la cantidad necesaria que indica la línea del nivel en el cristal del visor. hágalo en maquina parada.) avances automáticos. resultara peligroso.m. pues si cae en el piso. Solo en piezas delgadas. utilice un refrigerante para evitar un calentamiento excesivo en la pieza y desgaste prematuro de la herramienta. así mismo. sea el indicado de los filos. verifique la alineación y posición del árbol porta-fresa.Verifique que la herramienta como el trabajo estén perfectamente rígidos. respecto a la mesa y a la pieza por fresar. No afloje la tuerca estando al aire el árbol. Para un buen fresado observe que el giro de la herramienta vaya al encuentro del material. esto ocasiona la flexión del mismo. engranes. De otra manera se maltratan los filos. con objeto de evitar trepidaciones en la máquina. Verifique que el sentido de rotación del cortador. Para montar o desmontar la fresa del árbol en la fresadora horizontal. primero afloje la tuerca de apriete que actúa sobre la fresa. . el giro y el avance del material serán en el mismo sentido. en seguida afloje el brazo o soporte. En trabajos de fresado ranuras cuñeros. 2.OFICINAS.CONTROL DE CALIDAD Análisis.LOCALES PARA EL PERSONAL Aseos.. 4....SALA DE FABRICACION Se recibe las varillas de material y se cortan .RECEPCION DE MATERIALES 5..ALMACEN DE MATERIAS PRIMAS Almacenamiento del acero y materiales para el tratamiento térmico..Identificación de departamentos y actividades En este primer apartado se enumerarán todos los departamentos y las actividades realizadas en ellos. Vestuarios.. 6. 3. Recepción de visitantes. 1. mediciones y control. Dirección..SALA DE MANTENIMIENTO 9. Comedor Sala de Reuniones.ALMACEN DE CAJAS Almacenamiento cajas de para empaquetar los tornillos de diversos tamaños 7.ALMACEN DE HERRAMIENTAS Almacenamiento de diversos utensilios y herramientas 8.. Administración. .ANTECAMARA Colocación de cajas de producto.SALA DE TRATAMIENTO TERMICO 11.. .. 13.SALA DEL EQUIPO DE LIMPIEZA Limpieza C.P. 12.EXPEDICION Salida de las cajas de tornillos hacia los camiones.- Se realiza los procedimientos de torneado para Cuerpo Cuerda Chaflán - Se realiza el procedimiento de frezado para Cabeza del tornillo - Se colocan los tornillos en cajas de cartón 10. Almacenamiento de tornillos. Almacenamiento de herramientas diversas.I.. .Tabla Relacional de Actividades. Justificación de las valoraciones de las proximidades. Tipo de relación A Definición Absolutamente necesaria Especialmente necesaria Importante Ordinaria Sin importancia No deseable Colo r Códig o 1 2 3 4 5 7 8 9 Motivos Flujo de materiales Facilidad de supervisión Personal común Contacto necesario Conveniencia Comparten el mismo espacio Utilizan el mismo equipo Manejan la misma información E I O U X Tabla 1. Valoración de las proximidades. Tabla 2. 5 U U E I U O 2.4 U I 2 I 1 U U I 8.9 U U U U U O 2 O 2 U U U U U U O 9 Tabla 3.1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 Oficinas Locales para el Personal Control de Calidad Recepción de Materiales Almacén de Materia Primas Almacén de Cajas Almacén de Herramientas Sala de Mantenimiento Sala de Fabricación Sala de Tratamiento Térmico Sala de Equipo de Limpieza Antecámara Expedición O 2.2 I 2.9 U I 2 U U U U U O 2.9 O 5 I 2 U U U O 2.9 U I 2.9 U O 8 U A 1 U U U U E 2.3. Tabla Relacional de Actividades .5 A 1 I 2 U I 1 O 2 U 3 O 2 I 1 U U U I 2 U E 1 U O 4 U I 2 U U U U I 2 U U E 2. 1 2 7 6 8 5 9 3 1 1 1 0 1 3 4 1 2 Diagrama Relacional de Actividades .