UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA PLAN GLOBAL ELEMENTOS DE MAQUINAS Y TECNOLOGIA MECANICA I
I. DATOS DE IDENTIFICACIÓN
Nombre de la materia: Código: Grupo: Carga horaria: Materias con las que se relaciona: de los materiales Docente: Teléfono: Correo Electrónico:
Elementos y Tecnología Mecánica I 2018066 1 6 teóricas y 2 practicas Resistencia de Materiales , Ciencia Msc. Julio Cesar Medina Gamboa 4361287 - 77977250
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II. JUSTIFICACIÓN La asignatura de Elementos y Tecnología Mecánica, para los estudiantes de la Carrera de Ingeniería Industrial introduce al conocimiento del calculo y dimensionamiento de elementos mecánicos en forma general. Como también la materia de MEC 302 que se integra en el plan de estudios de la Ingeniería Industrial , ha de proporcionar al estudiante la información necesaria que le permita adquirir una serie de conceptos y teorías sobre los elementos mecánicos, y que le será de bastante utilidad la base de conocer los elementos Mecánicos, en otras materias relacionadas con la producción, transformación de la materia. La importancia que se tiene en conocer, y diseñar partes elementales de equipos y maquinas de transformación de materia; equipos de producción, etc; Hace que el ingeniero tenga una capacidad de análisis de los procesos que se involucran en la fabricación y conocer las bases de toda maquinaria. Se realiza un trabajo en Equipo para diseñar los elementos de un equipo de una acción simple. En forma paralela se da al estudiante herramientas adicionales para disminuir los cálculos, mediante paquetes computacionales, para que el estudiante este involucrado en las tecnologías de Información y Comunicación. Laboratorio de Maquinas Herramientas, para los estudiantes de la carrera de Ingeniería Industrial le complementa la información respecto a Proceso de Fabricación por arranque de viruta.
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En los diferentes procesos de transformación de la materia por arranque de viruta, se tiene un gran campo que es la utilización de Maquinas Herramientas, que un estudiante con formación de producción debe conocer lo suficiente. La importancia de la materia, va acompañada del Laboratorio de CAM/CNC que se tiene en la Facultad, por lo tanto los estudiantes deberán tener una formación básica sobre estas tecnologías. Las Maquinas de Control Numérico que han mejorado los procesos de producción cuando se relaciona al tiempo, al análisis de las operaciones elementales que están involucradas en un proceso, tienen la importancia ahora en un mundo globalizado. Es importante que el estudiante empieza a tener mayor conocimiento de tecnologías modernas como es Diseño (Dibujo en 2 o 3 dimensiones), Softwares de simulación de procesos de fabricación (Master Cam), y CNC (Maquinaria de control Numérico).
III. OBJETIVOS Nombrar los elementos Mecánicos más utilizados en los Procesos de Producción, y sus aplicaciones.
Identificar las diferentes partes de las Máquinas Industriales y Máquinas Herramientas y su aplicación en Procesos de Producción. Calcular elementos simples que están sometidos a cargas externas. Definir los conceptos de Esfuerzos cortantes, Normales, Flectores y Torsionales que actúan en un elemento mecánico. Conocer la existencia de paquetes computacionales que realizan cálculos de elementos, comparando con las propiedades de los materiales. Aprender a trabajar en equipo, mostrando aptitudes, destrezas y habilidades para poder llevar adelante un proyecto. Aplicación de tolerancias en el Diseño de equipos y maquinas Aprender a desarrollar diseños en Computadora, mediante los paquetes computacionales Solid Work. Realizar simulación de Procesos de fabricación en paquetes Computacionales. (MASTER CAM) Aprender a utilizar y seleccionara herramientas para el mecanizado en Torno y Freza. Elaborar hoja de procesos de mecanizado y realizar la fabricación de una pieza simulada en un paquete –Computacional. Realizar mediciones de piezas utilizando instrumentos de medición. Diferenciar entre las diversas Maquinas Herramientas clásicas y completamente automatizadas.
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IV. SELECCIÓN Y ORGANIZACIÓN DE CONTENIDOS UNIDAD 1: ANALISIS DE TENSIONES, ESFUERZOS SIMPLES Objetivo de la Unidad CACAPI 1. Definir los diferentes tipos de Esfuerzos a que están sometidos los elementos mecánicos. 2. Determinar valores de seguridad para el calculo 3. Identificar las cargas y los esfuerzos que actúan externamente en las piezas. 4. Aplicar los principios de las cargas sometidas a cargas constantes para dimensionar los elementos mecánicos. Contenido 1.1 Esfuerzos y tensiones Normales y de Corte, Definiciones 1.2 Esfuerzos debido a la Flexión, y torsión, Cálculo de Esfuerzos 1.3 Tensión admisible de los Materiales, Determinación de los Esfuerzos de los Materiales. 1.4 Cargas variables y concentración de esfuerzos, Fatiga. 1.5 Criterios de Rotura de los Materiales para el Diseño. 1.6 Esfuerzos Combinados en elementos mecánicos, Problemas Típicos de resolución.
UNIDAD 2: UNIONES FIJAS Y SEMIFIJAS Objetivos de la Unidad 1. Definir los diferentes tipos de uniones de elementos de maquinas 2. Escoger una forma de unión entre dos o mas piezas 3. Distinguir las clases de unión y las normas que se tienen 4. Explicar los metodos de unión que se aplican en uniones de piezas. Contenido 1. Definir los diferentes tipos de uniones de elementos de maquinas 2. Escoger una forma de unión entre dos o mas piezas 3. Distinguir las clases de unión y las normas que se tienen 4. Explicar los métodos de unión que se aplican en uniones de piezas. 5. Diseñar una unión en general UNIDAD 3: TOLERANCIAS EN EL DISEÑO DE ELEMENTOS Objetivos de la Unidad Definir las tolerancias en la fabricación mecánica Identificar los tipos de tolerancias Distinguir las normas de tolerancias Contenido 3.1 Tolerancias Dimensionales 3.2 Tolerancias Geométricas 3.3 Tolerancias superficiales
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UNIDAD 4: : ELEMENTOS DE TRANSMISION Objetivo de la Unidad 1. Identificar los mecanismos de transmisión 2. Desarrollar los cálculos de las correas mediante tablas normalizadas por los fabricantes. 3. Decidir la utilización de cojinetes de acuerdo a las necesidades del diseño. 4. Reconocer los dispositivos de transmisión de potencia Aplicar paquetes computacionales para realizar cálculos, elección de rodamientos, correas; que vienen estandarizados por los fabricantes. Contenido 4.1. 4.2.
4.3.
Correas Planas y Trapeciales, Cálculo de las Correas, determinación del número de Correas, elección del perfil, etc. Cálculo de ejes y Árboles, Cálculo de los Ejes a Deformaciones transversales y de Torsión, Valores recomendados en el diseño de ejes en general, Vibración de los ejes, Control y verificación. Cojinetes de contacto superficial con Metales Blandos, Teoría de la Lubricación Hidrodinámica, Cojinetes de Rodadura, Rodamientos, Cálculos de los Rodamientos. Paquete Computacional de SKF
Acoplamientos de transmisión, Embragues y frenos, Cálculo de frenos de Cinta. Definición de Engranajes. Clases de Engranajes
UNIDAD 5: PROCESOS DE MECANIZADO Y TEORIAS DE MECANIZADO Objetivo de la Unidad 1. Definir los pasos para realizar una hoja de Procesos 2. Distinguir las diferentes maquinas herramientas para la fabricación por arranque de viruta 3. Aplicar la teoría del mecanizado en los procesos de fabricación 4. Identificar los parámetros y factores que involucran en el mecanizado por arranque de viruta. 5. Determinación de la operaciones elementales para el mecanizado de una Pieza mecánica Contenido 5.1 Determinación de las operaciones elementales para la mecanización de piezas por arranque de viruta. 5.2 Teoría del mecanizado por arranque de viruta 5.3 Herramientas de corte único y teoría de los ángulos de corte 5.4 Teoría para el torneado y frezado de piezas 5.5 Elección de herramientas para el mecanizado y de los factores de corte 5.6. Ejercicios prácticos de piezas, definiendo una hoja de Procesos de mecanizado
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UNIDAD 6: METROLOGIA Objetivo de la Unidad 1. Desarrollar el diseño de elementos mecánicos mediante un paquete computacional 2. Modificar los modelos en computadora 3. Realizar diseños en tres dimensiones Elaboración de planos de conjunto y despiece en 2 dimensiones, bajo normas establecidas para el dibujo Contenido 6.1 Practicas de medición con Instrumentos de medición 6.2 Ejercicios de medición con Calibradores, Micrómetros, medidas internas y externas. 6.3 Practicas de medición en 3D- aplicando en El Tri-D (laboratorio de CAM/CNC)
CAPITULO 7: LENGUAJE DE CONTROL NUMERICO COMPUTARIZADO (CNC)
Objetivo de la Unidad 1. Identificar los diferentes códigos G en la fabricación por CNC 2. Explicar los procedimientos para realizar el mecanizado en una maquina de CNC 3. Definir las diferentes funciones de operación de una maquina automatizada 4. Desarrollar un lenguaje de CNC en forma manual para mecanizar piezas sin mucha dificultad. Escribir un programa de CNC en forma escrita Contenido 7.1 Clases de códigos G para el CNC; para la Freza y Torno de CNC que se tiene en el Laboratorio CAM/CNC. 7.2 Ejercicios de simulación de piezas en el Lenguaje de CNC. 7.3 Otras funciones de control de la máquina herramienta para realizar el mecanizado 7.4 Demostración de Mecanizado de una pieza en CAD/CAM/CNC, CAPITULO 8: TRABAJO EN EQUIPO – PROYECTO DE TRABAJO
Objetivo de la Unidad 1. Obtener conocimiento en desarrollar procesos de diseño y Mecanizado. 2. Conocer y aplicar nuevas tecnologías de Información y Comunicación y Herramientas computacionales en el diseño y la determinación de sus procesos. 3. Adquirir habilidad en el diseño de piezas tanto en la computadora como en llevarlo a la fabricación. 5
4. Aplicar los distintos conocimientos en los diferentes paquetes computacionales para poder utilizar la nueva tecnología en combinación de habilidad, ingenio y creatividad. Manejar el, SOLID WORK, AVWIN, EXCEL, etc. Contenido 8.1. Diseñar, calcular y realizar los planos de fabricación de una maquina o equipo sencillo. 8.2. Trabajo en Equipo (Aplicando PW, una de las metodologías de enseñanza que se implementa en la FCyT) V. METODOLOGIAS
1. 2. 3. 4. 5.
Exposición con preguntas Exposición dialogada Trabajo en equipo de un diseño de una maquina Visitas a taller del PDTF practicas de taladrado, torno, fresado observación de mecanizado en CNC
VI. CRONOGRAMA O DURACIÓN EN PERIODOS ACADÉMICOS POR UNIDAD
UNIDAD
DURACIÓN
DURACIÓN EN SEMANA
(HORAS ACADÉMICAS) Análisis de tensiones y Esfuerzos Simples
16
2
Uniones Fijas y Semifijas
12
1,5
Tolerancias en el Diseño de Elementos mecánicos
12
1.5
Elementos de Transmisión
20
2,5
Procesos de Mecanizado y teorías de Mecanizado
32
4
Metrologia
8
1
Lenguaje de CNC
20
2,5
Trabajo en Equipo
40
5
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VII. CRITERIOS DE EVALUACIÓN -----oo0oo----
Evaluación diagnóstica.Evaluación formativa.Evaluación sumativa.Practicas de seis semanas en computadora
VIII. BIBLIOGRAFÍA Texto base: .1.- Joseph E. Shigley – Cahrles R. Mischke, “ Diseño en Ingeniería Mecánica”, 5ª Ed., Mc Graw Hill, 1999, 2.- M. F. Spotts – T.E. Shoup, “ Elementos de Maquinas”, 7ª edición, Prentice Hall, 1998, 3.- Virgil Moring Faires, “ Diseño de elementos de maquinas”; Virgil Moring Faires. , Edit. Montaner y Simón., 4.- .Tolerancias Dimensionales, Texto de la Eskola Jose Arrizmendiarrieta, España. 5.- procesos de Mecanizado y control numérico, Mc Graw Hill
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