ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI) INGENIERO TECNICO INDUSTRIAL INDUSTRIALIZACION DE UN BLOQUE MOTOR DIESEL: PROCESO DE MECANIZADO Autor: Diego de Pablos Cardiel. Director: Isidro Altuna Blanco. Madrid Mayo 201 PROYECTO REALIZADO POR EL ALUMNO/A DIEGO DE PABLOS CARDIEL Fdo.: …………………….. Fecha: ……../………../……… AUTORIZADA LA ENTERGA DEL PROYECTO CUYA INFORMACION NO ES DE CARÁCTER CONFIDELCIAL EL DIRECTOR DEL PROYECTO ISIDRO ALTUNA BLANCO Fdo.: …………………….. Fecha: ……../………../……… Vº Bº DEL COORDINADOR DE PROYECTOS LUIS MANUEL MOCHON DE CASTRO Fdo.: …………………….. Fecha: ……../………../……… ESTE PROYECTO CONTIENE LOS SIGUIENTES DOCUMENTOS DOCUMENTO Nº1, MEMORIA 1.1 Memoria pág. 7 a 15 151páginas 1.2 Cálculos pág. 159 a 170 11 páginas 1.3 Estudio Económico pág. 171 a 179 8 páginas 1.4 Anexos pág. 192 a 220 28 páginas DOCUMENTO Nº2, PLANOS 2.1 Listas de planos pág. 1 a 1 1 páginas 2.2 Planos pág. 2 a 13 13 páginas DOCUMENTO Nº3, PLIEGO DE CONDICIONES 3.1 Generales y Económicas pág. 3 a 15 12 páginas 3.2 Técnicas y Particulares pág. 15 a 37 22 páginas DOCUMENTO Nº4, PRESUPUESTO 4.1 Mediciones pág. 2 a 8 6 páginas 4.2 Precios Unitarios pág. 8 a 10 2 páginas 4.3 Sumas parciales pág. 11 a 11 1 páginas 4.4 Presupuesto General pág. 12 a 14 3 páginas INDUSTRIALIZACION DE UN BLOQUE MOTOR DIESEL: PROCESO DE MECANIZADO. Autor: Diego de Pablos Cardiel. Director de proyecto: Isidro Altuna Blanco. Entidad colaboradora: Universidad Pontificia Comillas. RESUMEN DEL PROYECTO. Este proyecto tratara sobre la industrialización de un bloque motor que se recibe de fundición y mediante una línea de mecanizado se transformara para ser ensamblado en una línea de montaje. El bloque se comprara de fundición con unas características mecánicas y una composición química que lo hacen indicado para el uso de combustible diesel. Las dimensiones principales son : largo 488mm, ancho 325mm y alto 320mm. Con una carrera de 115 mm y un diámetro de los cilindros de 95mm, consta de 4 cilindros en línea con un cubicaje de 3,26 litros. El bloque motor por sus características y dimensiones se utilizara en vehículos de transporte como camiones de pequeña cilindrada y será útil también para todo terreno. La línea de mecanizado tendrá una distribución en planta mixta en forma de S determinada por las características y distribución de la fabrica y por la distancia entre maquinas requerida para unos puestos de trabajo cómodos y funcionales. Se instalara una línea de mecanizado auxiliar para el mecanizado de tapas que se instalarán en el bloque y se continuara en la línea principal con el proceso. Los bloques se desplazan entre las maquinas mediante puentes grúa pero principalmente por unos bancos de rodillos. Las maquinas necesarias para la línea de mecanizado se han establecido en 22 entre fresadoras, taladradoras, mandriladoras, bruñidoras, lavadoras y controladores de fugas colocadas de manera adecuada para hacer un reparto de las operaciones adecuada y eficiente. El numero de maquinas es el necesario para realizar todas las operaciones en un tiempo competitivo y todas se establecerán sobre la línea de mecanizado. El orden de las maquinas esta configurado de manera que se empieza por las operaciones mas fáciles de fresado en desbaste, seguidamente se montan las tapas y la operaciones aumentan en complejidad terminando en maquinas especificas de mandrinado de los apoyos del cigüeñal y bruñido de los cilindros. Finalmente se realizan los controles de calidad y no conformidades. Se ha realizado un estudio de las operaciones necesarias para el mecanizado del bloque y se han establecido unas hojas de fase en las que queda constancia de todas las fases y subfases así como de los parámetros de corte requeridos: velocidades de corte avances, longitud de corte y revoluciones. Los tiempos de mecanizado de cada operación y el tiempo que el bloque permanece en la maquina también están recogidos en dichas hojas. El tiempo de ciclo (Tc) se calculado en 2,25 minutos en los cuales se mecaniza y controla un bloque por completo. Este tiempo incluye todos los parámetros de mayoraciones de tiempo por paradas, cambios de herramientas, descansos y fatiga del operario. Se parte del objetivo de producir 160.000 bloques al año con lo que aplicando dicho tiempo de ciclo se puede conseguir la producción en condiciones óptimas. La línea de mecanizado trabajara durante las 24 horas del día de lunes a viernes con tres turnos de 8 horas y 7,75 horas reales de trabajo, los días al año establecidos para este tipo de procesos es de 220 días al año. Con estos datos la producción de bloques motor por hora es de 26,67 y por jornada 213, 36. Se ha realizado un estudio del equilibrado de la línea distribuyendo 8 operarios entre los distintos centros de mecanizado obteniendo una saturación media del 92,84% en la línea completa, esta saturación va fluctuando por los distintos puestos siendo la mas alta 94,01% y la mas baja del 73.33%. Estas variaciones se producen por las distintas operaciones por su complejidad y por el tiempo asignado a cada una. Se adoptara una filosofía Lean para gestionar toda la línea de mecanizado de manera eficaz y eficiente tratando de aunar estos dos conceptos y acercarse a la excelencia. Los principios básicos del Lean Manufacturing aplicados a la línea de mecanizado serán: Calidad perfecta a la primera, minimización de despilfarro, mejora continua del proceso y constituir una relación a largo plazo con los proveedores. Un punto clave del proyecto será el control del gasto así como el control de la calidad para acercarse al cero defectos. Respecto del control de gastos los principales que se controlaran serán: la sobre producción adaptando la línea al mercado y a los clientes, tiempos innecesarios de espera, reducción de los transportes improductivos, procesos innecesarios o repetitivos, producción de defectos y el inventario. El control de la calidad se realizara mediante la puesta en funcionamiento de un plan de gestión de la calidad total (TQM).para realizar el control total de la calidad se contara con un compromiso total por parte de la dirección de la empresa, se desarrollara cada operación lo máximo posible con una mejora continua, se concentrara e satisfacer al cliente y todos los operarios de la línea de mecanizado se verán incluidos en este método de mejora y control. Otros procesos para asegurar la calidad será la implantación de poka-yokes o métodos de trabajo que faciliten en control al operario y no permitan que este se confunda y provoque desperfectos que deriven en calidades malas. La instauración de un sistema llamado 5’s para que de manera visual el operario controle en todo momento el proceso de la línea de mecanizado. Las bases de este método 5’s será primero diferenciar lo útil de lo inútil o innecesario, segundo ordenar el puesto de trabajo y la fabrica para que todos las herramientas o materiales estén listos para usarse, tercero mantener una limpieza adecuada, cuarto aseo de todas las personas que intervengan en el proceso de manera directa o indirecta y quinto seguir todos los procedimientos marcado de manera adecuada y con disciplina. Con el objetivo de obtener una línea de mecanizado flexible y eficaz se implementara la ingeniería concurrente para acortar tiempos de desarrollo del bloque, elevar la productividad, mejorar la utilización de recursos, mecanizar los bloques con la máxima calidad, integrar los departamentos de la empresa y asegurar las expectativas del cliente. Para evaluar la calidad se realizaran distintos diagramas o comprobaciones siendo las mas utilizadas los diagramas de Pareto, diagramas de causa y efecto, diagramas de dispersión. A su vez se realizaran histogramas, cartas de control o plantillas y hojas de comprobación de la calidad. Finalmente con el objetivo de cumplir todas estas mejoras de adoptaran de manera fiel las normas de calidad ISO 9001, TS 16949 y QS 9000 para obtener una homologación necesaria. En la parte de cálculos se determinara todos los tiempos de ciclo y de calculo de saturaciones así como la plantilla necesaria para la industrialización del bloque. Se realizara también un estudio económico recogiendo todos los costes de mecanizado. Se analizara la rentabilidad del proyecto con la determinación del TIR y del VAN y la tasa de retorno o Pay back. Por otro lado se aplicara un pan de protección medio ambiental con los requisitos establecidos de los SGMA fijando unos objetivos de y metas medio ambientales que se recogen en la norma ISO 14001 que mediante su cumplimiento se obtendrá dicha homologación. Finalmente en este apartado se diseñara un plan de tratamiento de residuos líquidos en este caso un plan de tratamiento de taladrina y aceites lubricantes. Se establecerá un plan de gestión de riesgos laborales acorde con lo que establece la ley en este sentido y aplicado mas específicamente a la línea de mecanizado pero también a la empresa en su conjunto. En los planos se establecerán todas las características del bloque referentes a dimensiones, tolerancias y geometría. Se diseñaran 6 planos uno por cada cara del bloque y uno con un corte para poder apreciar el interior del mismo. Otro planos adjuntos serán el de la fábrica y el layout de la línea de mecanizado. En el documento 3 fijaran todos los términos en el pliego de condiciones tanto económicas como generales. Y para terminar se realizara un presupuesto general en el que vendrán recogidos todos lo precios unitarios y totales así como las sumas parciales y un presupuesto general. INDUSTRIALIZATION OF DIESEL ENGINE BLOCK: MECHANIZATION PROCESS. Author: Diego de Pablos Cardiel. Director: Isidro Altuna Blanco. Collaborating institution: Universidad Pontificia Comillas. PROJECT SUMMARY. This project will focus on the industrialization of an engine block that is received from a line casting and it will be machined and transformed to be assembled on an assembly line. The block casting will be bought with a mechanical and a chemical composition which make it suitable for use with diesel fuel. The principal dimensions are: 488mm long, 325mm wide and320mm high. With a stroke of 115 mm and a diameter of 95mm cylinders, consisting of 4-cylinder with a displacement of 3.26 liters. The motor block by its characteristics and dimensions would be used in transport vehicles as trucks of small piston displacement and will be useful also for all land vehicles. The mechanized line of will have a distribution in mixed plant in the form of S determined by the characteristics and distribution makes of it and by the distance between machines required for comfortable and functional jobs. A line of mechanized aid for the mechanized one of covers would settle that will settle in the block and it was continued in the main line with the process. The blocks mainly move between the machines by means of traveling cranes and by banks of rollers. The necessary machines for the line of mechanized have settled down in 22 between milling machines, drilling machines, boring machines, honing machines, washing machines and controller of placed flights of suitable way to make a distribution of the operations suitable and efficient. The number of machines is the required to perform all operations in a competitive time and all shall be established on the machining line. The order of the machine is configured so that process starts with milling operations easier for roughing, then mount caps and finishing operations increase in complexity in boring machines of specific crankshaft bearings and honing the cylinders. Finally, several quality controls and non-conformities. We performed a study of the operations necessary for machining the block and leaves have been established phase in which is recorded all phases and subphases as well as the required cutting parameters: cutting speed progress, cutting length and revolutions.The machining time of each operation and the time that the block remains on the machine are also included in these sheets. The cycle time (Tc) is calculated at 2.25 minutes in which is machined and controls a block completely. This time includes all the parameters of time: stops, tool changes, breaks and fatigue. This study aims to produce 160,000 blocks a year so applying the cycle time production can be achieved under optimal conditions. The machining line work 24 hours a day from Monday to Friday with three shifts of 8 hours and 7.75 hours of actual work days per year set for this type of process is 220 days a year. With these data the production of engine blocks per hour is 26.67 and by day 213, 36. We performed a study of the balanced line 8 workers distributed among the various machining centers getting an average of 92.84% saturation in the entire line, this saturation will fluctuate for the different positions being the highest 94.01% and the lowest of 73.33%. These variations are caused by the various operations for its complexity and the time allotted to each. Lean philosophy was adopted to manage the entire line of machining efficiently and effectively trying to combine these two concepts and approach to excellence. The basic principles of Lean Manufacturing applied to the machining line will be: Perfect quality the first, minimization of waste, continuous process improvement and provide a long term relationship with suppliers. A key point of the project will cost control and quality control to get closer to zero defects. On the control of the major expenses that were controlled are: adapting the production line on the market and clients unnecessary waiting times, reduction of transport unproductive, unnecessary or repetitive processes, production and inventory defects. The quality control was done with the operation of a plan for total quality management (TQM). For total control of quality is counted with a total commitment by the company management, was developed each operation as possible with continuous improvement, focus and customer satisfaction and all operators of the machining line will be included in this method to improve and control. Other processes for quality assurance will be the implementation of poka-yokes or work methods that facilitate the operator in control and not let this confuse and cause damage that could result in bad grades. The establishment of a system called 5's for the operator to visually check at any time the process of machining line. The basis of this method 5's will be the first to differentiate useful from useless or unnecessary, the second order the jobs and the factory for all the tools or materials are ready for use, third maintain proper cleaning, bathroom cleaning of all people involved in the process directly or indirectly and fifth follow all procedures properly marked and discipline. In order to obtain a flexible machining line was implemented effective concurrent engineering to shorten development times of the block, increase productivity, improve resource utilization, machine the blocks with the highest quality, integrating the departments of the company and ensure customer expectations. To assess the quality undertake different diagrams or checks being the most used Pareto charts, cause and effect diagrams, scatter diagrams. Turn will be made histograms, control charts and templates and quality testing. Finally in order to meet these improvements take so faithful quality standards ISO 9001, TS 16949 and QS 9000 to obtain approval necessary. In the calculations was determined every cycle and calculation of saturation and the staff needed for the industrialization of the block.
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