Tesis I. M. 200 - Barriga Chicaiza Paúl Alejandro

270 Pages·2014·7.98 MB·Spanish

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA

CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
TEMA:
“ESTUDIO DE UN MOLDE DE INYECCIÓN ASISTIDO POR
SISTEMAS CAD/CAM Y CNC Y SU INCIDENCIA EN LA
PRODUCCIÓN DE ASIENTOS PLÁSTICOS PARA EL BUS TIPO EN
LA EMPRESA FABRIAMERICANA DEL CANTÓN AMBATO
PROVINCIA DE TUNGURAHUA”

PREVIO LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO MECÁNICO
TÍTULO
AUTOR: Paul Alejandro Barriga Chicaiza
TUTOR: Ing. Mauricio Carrillo

Ambato - Ecuador
2014
i
CERTIFICACIÓN
En mi calidad de Tutor del presente Trabajo Estructurado de Manera
Independiente previo a la obtención del Título de Ingeniero Mecánico, bajo el
tema “ESTUDIO DE UN MOLDE DE INYECCIÓN ASISTIDO POR
SISTEMAS CAD/CAM Y CNC Y SU INCIDENCIA EN LA PRODUCCIÓN
DE ASIENTOS PLÁSTICOS PARA EL BUS TIPO EN LA EMPRESA
FABRIAMERICANA DEL CANTÓN AMBATO PROVINCIA DE
TUNGURAHUA”, ejecutado por el señor Paúl Alejandro Barriga Chicaiza,
egresado de la carrera de Ingeniería Mecánica de la Facultad de Ingeniería Civil y
Mecánica, de la Universidad Técnica de Ambato, CERTIFICO que el presente
trabajo de investigación fue elaborado en su totalidad por el autor y ha sido
concluido bajo el plan de tesis aprobado.
Ambato, …….. de ……………. 2014

_______________________________
Ing. Mauricio Carrillo
Tutor

ii
AUTORÍA DE LA INVESTIGACIÓN
Los criterios emitidos en el trabajo de investigación así como también los
contenidos, ideas, análisis, conclusiones, recomendaciones y propuesta bajo el
tema “ESTUDIO DE UN MOLDE DE INYECCIÓN ASISTIDO POR
SISTEMAS CAD/CAM Y CNC Y SU INCIDENCIA EN LA PRODUCCIÓN
DE ASIENTOS PLÁSTICOS PARA EL BUS TIPO EN LA EMPRESA
FABRIAMERICANA DEL CANTÓN AMBATO PROVINCIA DE
TUNGURAHUA”, nos corresponde exclusivamente al Egresado Paúl Alejandro
Barriga Chicaiza y del Ingeniero Mauricio Carrillo Tutor del trabajo de
investigación.
Ambato,…….. de……………. 2014

_______________________________
Paul Alejandro Barriga Chicaiza
Autor

iii
DEDICATORIA
Esta tesis se la dedico a Dios quién
supo guiarme por el buen camino,

darme fuerzas para seguir adelante y
no desmayar en los problemas que se

presentan, enseñándome a encarar

las adversidades sin perder nunca la
dignidad ni desfallecer en el intento.

A mi familia quienes por ellos soy lo

que soy.

A mis padres por su apoyo, consejos,
comprensión, amor, ayuda en los
momentos difíciles, y por ayudarme

con los recursos necesarios para la
obtención de mis metas. Me han
dado todo lo que soy como persona,

para conseguir mis objetivos.

iv
AGRADECIMIENTO
Le agradezco a Dios por haberme
acompañado y guiado a lo largo de

mi carrera, por ser mi fortaleza en
los momentos de debilidad y por

brindarme una vida llena de

aprendizajes, experiencias y sobre
todo felicidad.

Le doy gracias a mis padres por

apoyarme en todo momento, por los
valores que me han inculcado, y por
haberme dado la oportunidad de

tener una excelente educación en el
transcurso de mi vida. Sobre todo
por ser un excelente ejemplo de vida

a seguir.

v
ÍNDICE DE CONTENIDOS
PÁGINAS PRELIMINARES
TÍTULO……………………………………………………………………………i
CERTIFICACIÓN……………………………………………………………….. ii
AUTORÍA DE LA INVESTIGACIÓN…………………………………………. iii
DEDICATORIA……………….…………………………………………………iv
AGRADECIMIENTO…………………………………………………………….v
ÍNDICE DE CONTENIDOS…..…………………………………………………vi
PÁGINAS PRELIMINARES…………………………………………………… vi
ÍNDICE DE FIGURAS…………………………………………………………. xi
ÍNDICE DE TABLAS…………………………………………………………. xiii
RESUMEN EJECUTIVO………………………………………………………. xv
CONTENIDO
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
1.1 Tema .................................................................................................. ………1
1.2 Planteamiento del problema ........................................................................... 1
1.2.1 Contextualización del problema................................................................... 1
1.2.2 Análisis Crítico ........................................................................................... 3
1.2.3 Prognosis .................................................................................................... 4
1.2.4 Formulación del problema ........................................................................... 5
1.2.5 Preguntas directrices.................................................................................... 5
1.2.6 Delimitación del problema .......................................................................... 5
1.2.6.1 De contenido ............................................................................................ 5
1.2.6.2 Espacial .................................................................................................... 6
1.2.6.3 Temporal .................................................................................................. 6
1.3 Justificación ................................................................................................... 6
1.4 Objetivos. ....................................................................................................... 7
1.4.1 Objetivo General ......................................................................................... 7
1.4.2 Objetivos Específicos .................................................................................. 7
vi
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes Investigativos ........................................................................... 8
2.2 Fundamentación filosófica ........................................................................... 10
2.3 Fundamentación legal .................................................................................. 10
2.4 Categorías Fundamentales ............................................................................ 11
2.4.1 El diseño en ingeniería mecánica ............................................................... 12
2.4.1.1 Generalidades ......................................................................................... 12
2.4.2 Sistemas de producción CAD/CAM y CNC .............................................. 13
2.4.2.1 Sistemas CAD (Diseño asistido por computadora) .................................. 13
2.4.2.2 Sistemas CAM (Manufactura asistida por computadora) ......................... 14
2.4.2.3 Relación CAD/CAM .............................................................................. 14
2.4.2.4 Sistemas CNC (Control numérico por computadora) .............................. 15
2.4.2.5 Relación CNC – CAD/CAM .................................................................. 15
2.4.2.6 Ventajas y desventajas del CNC ............................................................. 16
2.4.2.7 Elementos básicos de una Máquina – Herramienta CNC ......................... 17
2.4.2.8 Tipos de Controladores ........................................................................... 18
2.4.2.9 Clasificación de los Controles Numéricos ............................................... 19
2.4.2.10 Lenguaje de programación CNC ........................................................... 19
2.4.2.11 Programación de CNC con códigos G y M ........................................... 19
2.4.2.12 CNC en el Ecuador ............................................................................... 21
2.4.3 Sistemas de moldeo por inyección ............................................................. 21
2.4.3.1 Clasificación de moldes de inyección ..................................................... 23
2.4.3.2 Clasificación de coladas y entradas ......................................................... 24
2.4.3.3 Moldes de canal caliente ......................................................................... 29
2.4.3.4 Sistemas de canal frio ............................................................................. 31
2.4.3.5 Control de temperatura en los moldes de inyección................................. 31
2.4.3.6 Tipos de expulsores y desmoldeos .......................................................... 32
2.4.3.7 Tipos de contrasalidas ............................................................................ 33
2.4.3.8 Elementos normalizados en la construcción de moldes ........................... 34
2.4.3.9 Estado actual de la normalización ........................................................... 34
vii
2.4.3.10 Selección de los materiales para la fabricación de moldes ..................... 35
2.4.3.11 Aceros para moldes .............................................................................. 36
2.4.3.12 Procesos de tratamientos de superficies ................................................ 39
2.4.3.13 Materiales especiales ............................................................................ 41
2.4.4 Molde, características principales .............................................................. 42
2.4.4.1 Partes básicas de un molde ..................................................................... 43
2.4.4.2 Partes fijas molde de inyección ............................................................... 44
2.4.4.3 Partes móviles del molde ........................................................................ 46
2.4.5 Procesos de manufactura ........................................................................... 49
2.4.5.1 Definición de manufactura...................................................................... 49
2.4.5.2 Procesos de Manufactura ........................................................................ 50
2.4.6 Industria carrocera Ecuatoriana ................................................................. 52
2.4.7 Ergonomía del asiento ............................................................................... 53
2.4.7.1 Componentes del asiento ........................................................................ 55
2.4.7.2 Generalidades sobre asientos de uso normal ........................................... 59
2.4.7.3 Antropometría del asiento ....................................................................... 61
2.4.7.4 Asientos para el transporte público ......................................................... 65
2.4.7.5 Dimensiones generales del asiento Bus-Tipo .......................................... 67
2.5 Hipótesis ...................................................................................................... 69
2.5.1 Unidades de observación o de análisis ....................................................... 69
2.6 Señalamiento de variables ............................................................................ 70
CAPÍTULO III
METODOLOGÍA
3.1 Enfoque........................................................................................................ 71
3.2 Modalidad y tipo de investigación ................................................................ 71
3.2.1 Modalidad ................................................................................................. 71
3.2.2 Tipo………………………………………………………………………..72
3.3 Población y Muestra ..................................................................................... 72
3.3.1 Población .................................................................................................. 72
3.3.2 Muestra ..................................................................................................... 73
3.4 Operacionalización de variables ................................................................... 73
viii
3.5 Recolección de la información ..................................................................... 76
3.6 Procesamiento y análisis de la información .................................................. 76
CAPÍTULO IV
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
4.1 Análisis de resultado .................................................................................... 77
4.1.1 Criterios para la construcción del perfil del asiento Bus–Tipo .................... 79
4.1.2 Parámetros de diseño del asiento Bus-Tipo ................................................ 81
4.1.2.1 Parámetros dimensionales de diseño para el asiento bus-tipo .................. 83
4.1.3 Selección del material a ser inyectado ....................................................... 84
4.1.4 Consideraciones previas al diseño del molde del asiento Bus-Tipo ............ 85
4.1.4.1 Sistema de llenado .................................................................................. 86
4.1.4.2 Salidas de aire ........................................................................................ 87
4.1.4.3 Enfriamiento del molde .......................................................................... 88
4.1.4.4 Desmoldeo de las piezas obtenidas por inyección ................................... 90
4.1.4.5 Sistemas de eyección especiales ............................................................. 92
4.1.4.6 Elementos de centrado y de guía de los molde ........................................ 94
4.1.5 Materiales para la construcción del molde ................................................. 96
4.1.5.1 Selección de materiales .......................................................................... 96
4.1.6 Máquina CNC ........................................................................................... 99
4.1.7 Máquina inyectora ................................................................................... 101
4.2 Interpretación de datos ............................................................................... 103
4.3 Verificación de la hipótesis ........................................................................ 107
4.3.1 Tiempos de montaje del molde en la máquina.......................................... 108
4.3.2 Tiempos del ciclo de inyección del polímero ........................................... 109
4.3.3 Costo del molde ...................................................................................... 110
4.3.4 Costo del producto .................................................................................. 111
4.3.5 Mantenimiento de la máquina .................................................................. 112
4.3.5.1 Mantenimiento de primer nivel ............................................................. 112
4.3.6 Mantenimiento del molde ........................................................................ 113
4.3.6.1 Mantenimiento en máquina .................................................................. 113
4.3.7 Seguridad ................................................................................................ 115
ix
4.3.7.1 Seguridad para el operador ................................................................... 115
4.3.7.2 Seguridad para el equipo ...................................................................... 116
4.3.8 Factores que intervienen en el proceso de moldeo a inyección ................. 117
4.3.9 Estudio de producción de carrocerías de servicio urbano ......................... 118
4.3.9.1 Resultados del estudio de producción de carrocerías de servicio urbano. ........ 120
4.3.10 Análisis del estudio de producción de carrocerías y los factores de inyección .. 120
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 Conclusiones ............................................................................................ 122
5.2 Recomendaciones ..................................................................................... 124
CAPÍTULO VI
PROPUESTA
6.1 Datos Informativos ..................................................................................... 126
6.2 Antecedentes de la propuesta ...................................................................... 126
6.3 Justificación ............................................................................................... 127
6.4 Objetivos .................................................................................................... 128
6.4.1 Objetivo General ..................................................................................... 128
6.4.2 Objetivos Específicos .............................................................................. 128
6.5 Análisis de factibilidad ............................................................................... 128
6.6 Fundamentación ......................................................................................... 129
6.6.1 Partes que conforman el asiento Bus-Tipo ............................................... 130
6.6.2 Características de los diferentes moldes ................................................... 131
6.7 Metodología ............................................................................................... 137
6.7.1 Proceso de mecanizado del molde ........................................................... 137
6.7.2 Proceso de cálculo ................................................................................... 140
6.8 Administración ........................................................................................... 158
6.8.1 Costo del proceso de moldeo a inyección ................................................ 161
6.9 Previsión de la evaluación .......................................................................... 162
Bibliografía……………………………………………………………………..163

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