Repositorio Institucional de Documentos

DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS ÍNDICE 1.- OBJETO ....................................................................................................... 3 1.1- INDUSTRIAL..................................................................................................................... 3 1.2- ECONÓMICO.................................................................................................................... 3 2.- ANTECEDENTES......................................................................................... 4 3.- JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO ............................................................. 5 3.1.- NECESIDAD DEL PRODUCTO A FABRICAR................................................................. 5 3.2.- DIFUSIÓN........................................................................................................................6 4.- DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO................................................................ 7 4.1- TAMAÑOS DE BASTONES ZOOMETRICOS ................................................................ 12 4.2- LOTES DE FABRICACIÓN DEL BASTÓN ZOOMÉTRICO............................................ 13 4.3- LISTADO DE COMPONENTES NECESARIOS PARA LA FABRICACIÓN DEL BASTÓN ZOOMÉTRICO....................................................................................................................... 14 4.4- LISTADO DE TORNILLERÍA PARA EL MONTAJE DEL BASTÓN ZOOMÉTRICO....... 15 5.- ESTANDARIZACIÓN DE ELEMENTOS .................................................... 17 6.- ELECCIÓN DE MATERIALES ................................................................... 18 7.- AJUSTES Y TOLERANCIAS ..................................................................... 20 8.- ERROR E INCERTIDUMBRE..................................................................... 23 8.1- ERROR CORREGIBLE Y ERROR ESTIMABLE............................................................. 24 8.2 ERRORES DE MEDIDA DEBIDOS AL DISEÑO DEL BASTÓN ZOOMÉTRICO............. 25 8.3 ERRORES DE MEDIDA DEBIDOS AL OBJETO MEDIDO.............................................. 28 9.- CÁLCULO DEL ERROR E INCERTIDUMBRE.......................................... 29 9.1 CÁLCULO DE LA INCERTIDUMBRE DEL BASTÓN ZOOMÉTRICO.............................. 29 9.2 CÁLCULO DEL ERROR DEL BASTÓN ZOOMÉTRICO.................................................. 30 10. COSTES UNITARIOS DE PRODUCCIÓN................................................. 32 10.1- LISTADO DE MATERIALES PARA EL TAMAÑO Nº1................................................... 36 10.2- LISTADO DE MATERIALES PARA EL TAMAÑO Nº2................................................... 36 10.3- LISTADO DE MATERIALES PARA EL TAMAÑO Nº3................................................... 37 10.4- ESTIMACIÓN DE TIEMPOS DE PROGRAMACIÓN.................................................... 42 11.-COSTE DE PRODUCCIÓN POR LOTES.................................................. 43 12.-POSIBLES MEJORAS Y MODIFICACIONES........................................... 44 DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 2 13.-CONCLUSIÓN FINAL................................................................................ 47 13.1 BASTON DE 700MM ....................................................................................................... 48 13.2 BASTON DE 1000MM ..................................................................................................... 49 13.3 BASTON DE 2000MM ..................................................................................................... 50 14.- ANEXOS................................................................................................... 51 14.1- FUENTES DE INFORMACIÓN UTILIZADAS ............................................................... 51 14.2- TABLAS......................................................................................................................... 52 14.3- PLANOS DE FABRICACIÓN ........................................................................................ 60 15.- AGRADECIMIENTOS............................................................................... 67 DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 3 1.- OBJETO El Departamento de Fabricación del CENTRO POLITÉCNICO SUPERIOR DE INGENIERÍA INDUSTRIAL DE ZARAGOZA, encarga el desarrollo de un bastón zoométrico como proyecto FIN DE CARRERA al alumno MANUEL NICOLÁS CHUECA. 1.1- INDUSTRIAL El objeto industrial de este proyecto fin de carrera es la fabricación completa de un bastón zoométrico, comprendiendo todos y cada uno de sus componentes. Se buscará optimizar el proceso de fabricación así como los materiales a utilizar para conseguir simplificarlo al máximo. 1.2- ECONÓMICO El objeto económico del proyecto es estudiar y reducir al máximo los costes de fabricación tanto unitarios como por lotes del bastón zoométrico. Para lograr este objetivo es muy importante tratar de estandarizar al máximo los componentes de los tres tamaños y así reducir el número de piezas totales a fabricar. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 4 2.- ANTECEDENTES Atendiendo a las necesidades del sector veterinario, surge la necesidad de crear un instrumento capaz de medir o tallar los animales más comunes. A dicho instrumento se le denomina bastón zoométrico. Consultando a veterinarios y expertos en el sector, y partiendo de un diseño facilitado por la Universidad de Córdoba, se decide fabricar el producto en tres tamaños distintos. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 5 3.- JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO El proyecto se justifica fundamentalmente en los siguientes puntos: 1. Necesidad del producto a fabricar 2. Difusión 3.1.- NECESIDAD DEL PRODUCTO A FABRICAR En el mercado existen instrumentos que permiten realizar medidas con la suficiente precisión, pero están fabricados por marcas internacionales de manera prácticamente unitaria. Así pues actualmente se pueden dar dos situaciones distintas a la hora de plantear la necesidad del producto: I- Utilizar los instrumentos disponibles. Los profesionales que optan por esta opción están obligados a utilizar la escasa variedad disponible, aceptando las condiciones que los fabricantes imponen, tales como su precio final, tiempos de espera, precios de distribuidores, precios de transporte, etc.…siendo así esta opción poco recomendable dado el desproporcionado precio que hay que pagar. II- No utilizar los instrumentos disponibles. En esta situación se encuentran el resto de profesionales del sector. Dado el elevado precio del producto disponible en el mercado, descartan la opción de adquirirlo y tienen que utilizar métodos alternativos, poco precisos y con sus correspondientes errores. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 6 Teniendo en cuenta las dos posibilidades expuestas, es obvia la necesidad de fabricar un instrumento de medida con la precisión necesaria, capaz de cubrir la demanda de los profesionales del sector veterinario, y con un coste unitario de fabricación asumible. 3.2.- DIFUSIÓN El producto sería de gran utilidad tanto para veterinarios particulares como para las empresas del sector. Asimismo cualquier universidad de veterinaria podría utilizarlo en sus labores de investigación o introducirlo como un importante elemento en prácticas universitarias. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 7 4.- DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO A continuación se describe la composición y funcionamiento del bastón zoométrico. Fig1: Detalle de la parte superior del bastón zoométrico. El cuerpo del bastón está formado por un tubo cilíndrico hueco capaz de alojar en su interior una varilla cuadrada y permitir el deslizamiento mediante una guía. Ambas piezas están graduadas para ofrecer una lectura de la medida. Fig2: Detalle de la varilla (Pieza B-005). DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 8 Para poder efectuar una medición son necesarias dos galgas, atornilladas a unos soportes solidarios al tubo cilíndrico y a la varilla respectivamente, fijados también mediante tornillos. Fig3: Soporte de galga móvil (Pieza B-001). El soporte móvil de la figura Nº 3 (B-001), se montará sobre el tubo cilíndrico (B- 004), y el soporte fijo de la figura Nº 4 (B-002) se montará sobre la varilla (B-005) mostrada en la figura Nº 2. Fig4: Soporte de galga fijo (Pieza B-002). DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 9 Fig5: Detalle del diseño del soporte móvil (B-001). Fig6: Detalle de diseño del soporte fijo (B-002). Fig7: Detalle de la guia de la varilla (B-006). DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 16 que el diseño de la guía de varilla B-006 permite el montaje sin tornillo al fijarse mediante apriete por encaje gracias a la tolerancia que se le ha dado. Fig11: Prototipo de Bastón Zoométrico montado. El diseño de todos los componentes del bastón se ha realizado cumpliendo las tolerancias según la norma UNE-EN_20286=1996. En el apartado Anexos se pueden encontrar los extractos mas relevantes de la norma a tener en cuenta para la realización del diseño del bastón zoométrico. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 17 5.- ESTANDARIZACIÓN DE ELEMENTOS Hay elementos comunes a todos los tamaños de bastón y otros que son específicos para cada tamaño, se han estandarizado al máximo para tener que fabricar el menor número posible de piezas distintas. Así pues, las piezas específicas de cada tamaño serían el Tubo (B004) y la Varilla (B-005) ilustrados en las figuras 1, y 2 respectivamente, el resto de piezas serán comunes para todos los tamaños. Aún así, con el fin de facilitar el mecanizado del lote y el montaje, abaratando así el coste de producción, tanto el Tubo (B-004) como la Varilla (B-005) conservarán todas sus medidas excepto la longitud total. De esta manera se consigue que el resto de los componentes se puedan montar independientemente del tamaño del bastón. Las Galgas (B-003) se han diseñado en un tamaño lo suficientemente grande como para satisfacer el tamaño mas grande de bastón, pero a su vez se ha tenido en cuenta no sobrepasar un tamaño incomodo a la hora de utilizar el tamaño más pequeño de bastón, por esto, se ha decidido fabricar las galgas del bastón en una longitud de 300mm, pudiéndose fabricar en una medida de 600mm para el tamaño Nº3. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 18 6.- ELECCIÓN DE MATERIALES Para fabricar el bastón todo taller necesita una serie de materiales, a partir de la cual planifican las operaciones necesarias de mecanizado para llegar finalmente a obtener la pieza con las tolerancias y acabado superficial indicados. No todos los componentes del bastón son del mismo material ya que en cada caso se requieren unas propiedades mecánicas distintas, así pues, hay elementos que se fabricarán en Latón, otros en acero inoxidable, y otros en Dural. El latón es un material idóneo para los elementos que necesiten mecanizados especiales ya que se mecaniza muy bien por arranque de viruta si su contenido en plomo supera el 2 o el 3%, además a los talleres les resulta cómoda su utilización ya que tiene un buen precio de recompra de las virutas y esto abarata las piezas que sean de éste material en lugar de acero. Tiene una temperatura de fusión inferior a la del hierro además de un excelente comportamiento y plasticidad en la estampación en caliente. Admite bien la deformación en frío si la aleación es rica en cobre; tiene buena maleabilidad y ductilidad El latón posee un aspecto brillante y dorado, esto hace que tenga muy buena apariencia sin necesidad de ningún acabado de precisión ni recubrimientos superficiales. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 19 El Acero Inoxidable que se utilizará será el AISI 304, es un acero austenítico de uso general, lo que facilita encontrarlo en el almacén de cualquier taller. Es esencialmente no magnético en estado recocido y sólo puede endurecerse en frío, su bajo contenido en Carbono otorga una mejor resistencia a la corrosión si se suelda. El acero inoxidable AISI 304 es una aleación con 18 % Cr y 8 % Ni, lo que le otorga una excelente resistencia a la corrosión y a la presión. La temperatura máxima de operación para el acero inoxidable AISI 304 es de 760° C. No obstante, debido a la corrosión bajo tensión intergranular, la temperatura para servicio continuo del acero inoxidable AISI 304 se limita a 420 °C. La dureza del acero inoxidable AISI 304 es de 160 HB. El Dural es una aleación ligera de alta resistencia de Aluminio, Cobre, Manganeso y Magnesio que mediante un recocido y un envejecimiento en solución obtiene propiedades mecánicas similares o mejores que las del acero bajo en carbono; tiene unas características de soldadura mas limitadas, pero en este caso no compromete su funcionalidad. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 20 7.- AJUSTES Y TOLERANCIAS Cuando se montan un par de piezas el ajuste generalmente se realiza entre una pieza que debe penetrar en otra (macho) y una pieza que debe ser penetrada por la primera (hembra). Estas piezas reciben el nombre de eje (macho) y de agujero (hembra). Si no existe interferencia entre estas piezas entran fácilmente, se dice que presentan juego. Si existe interferencia entre ambas, entran con apriete o no entran, tengan movimiento una respecto de la otra o estén fijas. Existe una posición intermedia que se denomina deslizamiento que es cuando no posee interferencia ni juego o posee juego mínimo. De la forma en la que encajan las piezas unas con otras surgen las distintas formas de ajustes que reciben las siguientes denominaciones: Juego (J): es la diferencia entre los diámetros de agujero y eje. Existe juego cuando el diámetro del agujero es mayor que el diámetro del eje. Deslizamiento (Dz): cuando prácticamente no existe diferencia entre los diámetros del agujero y del eje. En estos casos siempre existe un pequeño juego. Apriete (A): es la diferencia entre los diámetros del eje y agujero. Existe aprieto cuando el diámetro del eje es mayor que el del agujero. Juego máximo (Jmax): es la diferencia entre la medida máxima del diámetro del agujero y la mínima del diámetro del eje. Juego mínimo (Jmin): es la diferencia entre la medida mínima del diámetro del agujero y la máxima del diámetro del eje. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 21 Apriete máximo (Amax): es la diferencia entre la medida máxima del diámetro del eje y la mínima del diámetro del agujero. Apriete mínimo (Amin): es la diferencia entre la medida mínima del diámetro del eje y la máxima del diámetro del agujero. El sistema de ajuste que se va a utilizar es de agujero único. Según este tipo de ajuste, el agujero es común para todos los asientos del mismo diámetro nominal. Los juegos y aprietes necesarios para los distintos asientos se logran mediante diámetros menores o mayores que del eje. En este sistema, la línea de cero coincide con la medida mínima del agujero. De acuerdo con esto, la diferencia inferior Di es igual a cero, y la superior Ds es igual a la tolerancia de medida del agujero T. Fig12: Ajuste agujero base. Para cada campo o zona de medida nominal existen 20 tolerancias de distinta magnitud. Estos escalones de tolerancia se designan con los números del 1 al 18 y se denominan calidades. A la calidad 01 le corresponden las tolerancias menores y a la 18 las máximas. Al hablar de calidad se quiere decir el valor de la bondad de la tolerancia, la magnitud de la diferencia entre medida máxima y mínima, es decir la exactitud de medidas. Ahora bien, con la misma magnitud de tolerancia para una medida para una DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 22 medida grande de la pieza no puede alcanzarse el mismo objeto que para una pequeña. Para piezas grandes habrá por lo tanto que prever para los mismo fines, tolerancias mayores. Por este motivo, a cada calidad se le asignan tolerancias que crecen con el escalonamiento de las zonas de medidas nominales. El conjunto de tolerancias dentro de una calidad es lo que se llama serie de tolerancias fundamentales. Todos los detalles que se han comentado vienen recogidos en la norma UNE-EN_20286=1996. En el apartado Anexos se puede ver la tabla “Ajustes seleccionados y preferentes”, en base a la cual se puede crear un ajuste válido para el bastón. Puesto que se trata de un instrumento de precisión para medir, el tipo de ajuste es fino y teniendo en cuenta que este tipo de ajuste es agujero base, una opción válida sería un H7 h6 18 11 + −. Esto quiere decir que el agujero, es decir, la guía de varilla B-006 no puede tener nunca una tolerancia negativa, y su tolerancia positiva puede llegar hasta +18 micras, lo que equivale a 0.018mm de holgura respecto del eje, la varilla B-005, el cual tendrá su tolerancia positiva igual a cero para evitar así cualquier interferencia, pudiendo variar su tolerancia negativa hasta 11 micras ya que un eje es muy fácil de mecanizar si se desea rebajar una media. Con esto obtenemos un ajuste deslizante que permite el movimiento entre ambas piezas sin problemas, con un juego máximo de 29 micras, y reducimos la holgura al máximo para evitar juegos innecesarios que ampliarían la zona de incertidumbre del instrumento. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 23 8.- ERROR E INCERTIDUMBRE Las exigencias industriales justifican el uso de equipos precisos y sofisticados que para ser eficaces, es decir, para cumplir las funcionas para las que fueron diseñados, es necesario asegurar que sus características se mantienen dentro de las especificaciones establecidas para su correcto funcionamiento. Al utilizar el bastón zoométrico, se pretende conocer el valor de una magnitud física con un grado de aproximación (o incertidumbre) establecido. Para poder lograrlo es necesario conocer el estado del instrumento y saber cuanto difieren las indicaciones del instrumento del valor verdadero de dicha magnitud. La determinación de la incertidumbre del bastón zoométrico es por tanto imprescindible si se quiere alcanzar un nivel de calidad y se obtiene calibrándolo. Todas las normas y recomendaciones internacionales en materia de ensayos y control de calidad exigen que las mediciones efectuadas en la práctica de ambas actividades, tengan trazabilidad a los patrones adecuados, generalmente patrones nacionales o internacionales y a través de éstos a las unidades básicas del Sistema Internacional. La calibración es necesaria y útil en sus aspectos preventivo y correctivo: Preventivo, como garantía de la trazabilidad de un laboratorio en los resultados que proporciona y en las incertidumbres que asigna. La trazabilidad se consigue mediante el mantenimiento de un Plan de Calibración permanente, así como la comparación periódica de medidas. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 24 Correctivo, facilita la información necesaria para realizar los ajustes o correcciones necesarios a lo largo de la vida del bastón zoométrico. La Norma UNE 82009 utiliza los términos “veracidad” y “precisión” para describir la exactitud de un método de medición. La “veracidad” se refiere al grado de concordancia existente entre la media aritmética de un gran número de de resultados y el valor verdadero o aceptado como referencia. La “precisión” deriva del hecho de que al realizar diferentes ensayos sobre materiales presumiblemente idénticos y en circunstancias presumiblemente idénticas, no se obtienen, en general, idénticos resultados. Esto se atribuye a los inevitables errores aleatorios inherentes a todo proceso de medición. Existen diferentes factores que pueden contribuir a que los resultados de medición varíen, entre ellos se pueden incluir: el operario, el equipo de medición utilizado, la calibración del equipo de medición, factores ambientales tales como la humedad, temperatura, etc.… así como el intervalo de tiempo entre mediciones. 8.1- ERROR CORREGIBLE Y ERROR ESTIMABLE Una distinción muy apropiada que podemos hacer entre la distinta naturaleza del error es considerar el error corregible y el error estimable. El error corregible es aquél que conocemos y podemos cuantificar la forma en que afecta a la medición. El mismo efecto puede dar lugar a un error corregible o un error estimable en función de si se conoce o no la relación entre los parámetros. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 25 8.2 ERRORES DE MEDIDA DEBIDOS AL DISEÑO DEL BASTÓN ZOOMÉTRICO Cualquier que sea la precisión de diseño y fabricación el bastón zoométrico presentará siempre imperfecciones. Tanto éstas como las que irá adquiriendo con el uso son fuentes de error atribuibles al propio instrumento de medida. Se pueden considerar errores de diseño y fabricación defectos de planitud, paralelismo o concentricidad de los elementos que lo forman, defectos en las galgas, en el grabado de escala, o cualquier error en su montaje. En general, los errores producidos por el bastón zoométrico en perfectas condiciones no deben ser superiores a la décima parte de su escala, si su escala es el milímetro, no debe superar entonces la décima de milímetro. Para evitar errores de paralelismo entre las piezas deslizantes del bastón zoométrico, existen dos elementos claves en su diseño: El primero de ellos es la Guía de Varilla B-006, en el diseño del bastón se toma como elemento principal agujero ya que es mas costoso de mecanizar que el Tubo B- 004 el cual se toma como eje, este método es conocido como Agujero Base. Así pues, la guía de varilla B-006 es la encargada de alojar en su interior el eje del equipo y favorecer en la medida de lo posible el paralelismo entre las caras de la guía B006 y las caras de la varilla B-005, evitando así cualquier movimiento entre ellas que no sea el deslizamiento. Ésta pieza se encaja en el diámetro interior del tubo B-004, y además se mejora la sujeción mediante un tornillo que hace la unión Tubo B-004-Guía de varilla DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 32 10. COSTES UNITARIOS DE PRODUCCIÓN A la hora de materializar el diseño hay dos opciones claramente diferenciadas, el objeto de cada una de ellas es asimismo completamente distinto. Una de ellas sería enviar los planos de fabricación a talleres de mecanizado para obtener una cotización válida y poder así estimar los costes de fabricación. De esta manera tenemos un único precio, un precio final que representa el coste total de producción. Otra manera, que resulta más interesante y detallada, sería diferenciar al principio una serie de procesos y estimar el coste de cada uno de ellos, de este modo, se obtienen con más precisión los costes de cada fase de la producción y se pueden estudiar más fácilmente los costes unitarios para cada tamaño de bastón así como los costes de cada lote. Una vez clara la opción elegida se listará tanto las piezas finales a fabricar y sus dimensiones, como las cantidades necesarias de material. El primer paso es hacer un pedido de material a un almacenista generando así unos costes de material; posteriormente, partiendo del material en crudo es necesario crear un programa para mecanizarlo y obtener la pieza deseada en cada caso, esto serán los costes de programación. Finalmente, mecanizamos la pieza para darle un acabado más fino y que entre en las tolerancias de los planos de diseño, esto se conoce como costes de mecanizado. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 33 A continuación se van a listar los materiales necesarios para la fabricación de cada componente del bastón zoométrico: 1. Soporte Galga Móvil, Pieza B-001 (Fig.5) Para la fabricación de este elemento se parte de un bloque de latón cuadrado de 60x30mm y de longitud 70mm, como ya se comentó anteriormente, este elemento es estándar con lo cual sólo se fabricará en una medida. 2. Soporte Galga Fijo, Pieza B-002 (Fig.6) Para fabricar el Soporte de galga fijo se parte de un bloque de latón de 30x15mm y se necesita también una longitud de 70mm. Este elemento es estándar y sólo se fabricará en una medida. 3. Guía Varilla, Pieza B-006 (Fig.6) Para fabricar este componente se parte de un bloque de latón cilíndrico de diámetro 30mm y longitud 60mm. Este elemento es estándar con lo que se fabricara en una medida. 4. Tubo, Pieza B-004 (Fig.8) Para fabricar el tubo se parte de un perfil tubular de acero inoxidable AISI-304, de sección circular, diámetro 25mm y espesor 1.5mm con una calidad 2B. En el apartado Anexos se incluye una tabla con perfiles comerciales de acero inoxidable, es un extracto de un catálogo facilitado por uno de los proveedores a los que se pidió cotización de material. El tubo B-004 no es una pieza estándar ya que su longitud varía en función del tamaño de bastón que se vaya a fabricar. Las longitudes necesarias son DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 34 700mm para el tamaño de bastón Nº1 de 700mm, 1000mm para el tamaño de bastón Nº2 de 1000mm, y 2000mm para el tamaño de bastón Nº3 de 2000mm. 5. Varilla, Pieza B-005(Fig.2) Para fabricar este elemento se parte de un perfil tubular estándar de sección cuadrada de 12mm de medida exterior y espesor 1.5mm, esto hace que su medida interior sea de 9mm. Este elemento no es estándar por lo que su medida varía según el tamaño de bastón que se quiera fabricar. Las longitudes necesarias en función del bastón serían 700mm para el tamaño de bastón Nº1 de 700mm, 1000mm para el tamaño de bastón Nº2 de 1000mm, y 2000mm para el tamaño de bastón Nº3 de 2000mm. 6. Galgas, Pieza B-003 (Fig.1) Para fabricar las galgas del bastón zoométrico se parte de una lámina de latón calibrado de 12x3mm y longitud 60mm. En principio con una sola longitud se fabricaría una galga apta para cualquiera de los tres tamaños, se ha considerado suficiente una longitud de 30 cm para medir cualquier animal aunque si fuera necesario se podría fabricar en una longitud de 60 cm sin necesidad de hacer modificaciones de diseño, esta opción se podría desestimar inicialmente ya que incrementaría el peso del conjunto y lo haría mas difícil de manipular. Para esto bastaría con cortar la lámina de latón 30 cm mas larga. Esta modificación supondría un aporte de un 100% más de material, obviamente en términos económicos supondría un coste del doble, según los precios facilitados por los proveedores a día de hoy, aunque esto se estudiará con detalle en el siguiente apartado. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 35 7. Pomo Bastón, Pieza B-007 (Fig.8) Este elemento se fabricará partiendo de un bloque de Dural de Diámetro 50mm y longitud 65mm, este elemento es estándar y sólo se fabricara en una medida. 8. Tapón Bastón, Pieza B-008 (Fig.8) Este elemento se fabricará también partiendo de un bloque de Latón de diámetro 30mm y longitud 20mm, este elemento es estándar y sólo se fabricará en una medida. 9. Puente Fijación, Pieza B-009 (Fig.9) Este elemento se fabricará en Latón partiendo de un bloque de 15x30mm y longitud 10mm, este elemento es estándar y se fabricará sólo en una medida. 10. Casquillo Freno, Pieza B-010 (Fig.10) Este elemento se fabricará en Latón partiendo de un bloque cuadrado de 30x15mm y longitud 22mm. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 36 De esta manera, las cantidades de cada material que se necesitan para la fabricación de cada tamaño de bastón sería la siguiente: 10.1- LISTADO DE MATERIALES PARA EL TAMAÑO Nº1 Latón  60x30.....................70mm  30x15.....................70mm + 10mm = 80mm  12x3.....................300mm + 300mm = 600mm  12x1.5mm……….700mm ∅ 30..........................60mm Dural ∅ 30............................0,100kg ∅ 50..........................65mm AISI 304 Tubo Ø25x 1,5mm x 700mm Tornillería Correspondiente. 10.2- LISTADO DE MATERIALES PARA EL TAMAÑO Nº2 Latón  60x30.....................70mm  30x15.....................70mm + 10mm = 80mm  12x3.....................300mm + 300mm = 600mm  12x1.5mm……….1000mm ∅ 30..........................60mm Dural ∅ 30............................0,100kg ∅ 50..........................65mm AISI 304 Tubo Ø25x 1,5mm x 1000mm Tornillería Correspondiente. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 37 10.3- LISTADO DE MATERIALES PARA EL TAMAÑO Nº3 Latón  60x30.....................70mm  30x15.....................70mm + 10mm = 80mm  12x3.....................300mm + 300mm = 600mm  12x1.5mm……….2000mm ∅ 30..........................60mm Dural ∅ 30............................0,100kg ∅ 50..........................65mm AISI 304 Tubo Ø25 x 1,5x 2000mm Tornillería Correspondiente. Para transformar estas cantidades de materiales a términos económicos, hay que tener en cuenta que los precios varían en función del tipo de soporte, es decir, de la forma del material en crudo del que se parte para mecanizar, de esta manera se manejan unos precios del siguiente orden: El latón laminado que se sirve calibrado tienen un peso específico de 6kg/m y cuesta 6.25€/Kg, la pletina latón de 60x30mm tiene un peso específico de 15.5kg/m y un precio de 10.50 €/kg. La pletina de latón de 30x15mm tiene un peso específico de 4kg/m y un precio de 10.50 €/kg. El latón para fabricar las galgas, se sirve en una longitud mínima de 3m, con un peso específico de 400g/m y a un precio de 10.50 €/Kg. Con todo esto se puede hacer una estimación del coste total del latón y más adelante del coste de cada pieza. Cabe destacar que entre Diciembre de 2005 y mayo de 2006 hubo una subida de precio del latón del 109%, y entre Mayo de 2006 y Diciembre de 2003 hubo una subida del 401%, con esto queda reflejado que cualquier estudio económico que se realice tiene una validez temporal relativamente limitada. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 38 Al consultar precios del acero que se va a utilizar en este proyecto (AISI-304 diámetro 25x 1,5 en calidad 2B), se ha comprobado que se pueden encontrar diferencias notables según el proveedor o almacenista al que se consulte. De este modo, el precio facilitado por el proveedor Nº1 ha sido de 5.75€ el metro lineal hasta una longitud de 42 metros, y 4.60 € el metro lineal hasta una longitud de 180 metros. Los precios facilitados por el proveedor Nº2 son sensiblemente mas bajos ya que lo sirve a 2.9 € el metro para una cantidad de 175 metros. Es importante tener en cuenta que este precio es válido sólo si se encargan las longitudes citadas, y que habría que añadirle el precio de los portes. Según el proveedor Nº2 cobraría 13€ por servirnos a domicilio tanto una barra como el máximo volumen de carga del camión. También, cabe destacar que el acero se sirve normalmente en barras de 6 metros de longitud y las varillas de latón calibrado en longitudes de 3m, este dato será fundamental para determinar los lotes de bastones que vamos a estudiar para aprovechar al máximo el material. Todo esto indicar que lo más adecuado es establecer un lote mínimo de 6 unidades, tomando como referencia el tamaño de bastón Nº2 de 1000mm de longitud. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 39 De cualquier modo, podemos resumir que las cantidades de cada material para la fabricación de un bastón son las siguientes: Latón 60x30 2,200 Kg 15,224 € Latón 30x15 0,500 Kg 3,460 € Latón 12x3 0,360 Kg 3,204 € Latón ∅ 30 0,800 Kg 4,480 € Latón  12x1.5 0,360 Kg 10,320 € INOX AISI 304 ∅25x1.5 2,0m. Kg 9,000 € Dural ∅30 0,120 Kg 0,680 € Dural ∅50 0,450 Kg 2,540 € Tornillería 6,00 € Posibles Tratamientos 20,00 € Total ......................................…………………………………….72, 908 € 1. Soporte Galga Móvil , Pieza B-001 (Fig.5) 11.39€ Para fabricar un soporte B-001 se necesitan mínimo 70mm de pletina 60x30 lo que supone un coste de 11.39€/u. 2. Soporte Galga Fijo, Pieza B-002 (Fig.6) 2.94€ Para fabricar un soporte B-002 se necesita también un mínimo de 70mm de pletina, pero en este caso será de 30x15mm, esto supone un coste de 2.94€/u. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 40 3. Guía Varilla, Pieza B-006 (Fig.6) 4.48€ Para fabricar una guía B-006 se necesita 60mm de un bloque de latón de diámetro 30, lo que supone un coste de 4,48€. 4. Tubo, Pieza B-004 (Fig.8) 4.5€ y 9€ Fabricar un tubo B-004 de 2m, si el pedido no es muy grande, supone un coste de 9€ en materiales, suponiendo un coste de unos 4,5€/m haciendo la media de los precios de distintos proveedores. Esto hace un coste unitario de 4.5 €/u. para los tamaños Nº1 y Nº2, y de 9€/u. para el tamaño Nº3. 5. Varilla, Pieza B-005 (Fig.2) 5.2€ y 10.4€ Fabricar una varilla B-005, supone un coste en las mismas condiciones de suministro de la pieza anterior, de 5,160 €/m, con lo que el coste del los tamaños Nº1 y Nº2 es de 5,160€/u. y 10.320 €/u. del tamaño Nº3. 6. Galgas, Pieza B-003 (Fig.1) 1.6€ y 3.2€ Fabricar una galga B-003 supone un coste aproximado de materiales de 1,602 €/u., en el caso del bastón tamaño Nº3 el coste sería el doble ya que su tamaño también sería el doble. Esto implica un coste de 3,204 €/bastón para los tamaños Nº1 y Nº2 y 6,408 €/bastón para el tamaño Nº3. 7. Pomo Bastón, Pieza B-007 (Fig.8) 2.54€ Fabricar esta pieza supone un coste en dural de unos 2.54 €/unidad, y es válida para todos los tamaños de bastones. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 41 8. Tapón Bastón, Pieza B-008 (Fig.8) 4.48€ El coste de los materiales para la fabricación de esta pieza es de 4.48€, también es válida para cualquier tipo de tamaño de bastón. 9. Puente Fijación, Pieza B-009 (Fig.9) 3.46€ El coste de de los materiales para la fabricación de esta pieza es de aproximadamente 3.46€. 10. Casquillo Freno,Pieza B-010 (Fig.10) 2.25€ El coste de los materiales para fabricar el casquillo de freno es de aproximadamente 2.25€. Con todos estos datos se puede concluir el siguiente precio de los materiales para los distintos tamaños de bastones zoométricos: PIEZA BASTÓN 700mm. BASTÓN 1000mm. BASTÓN 2000mm. B-001 11,39 11,39 11,39 B-002 2,49 2,49 2,49 B-003 3,2 3,2 6,4 B-004 4,5 4,5 9 B-005 5,2 5,2 10,4 B-006 4,48 4,48 4,48 B-007 2,54 2,54 2,54 B-008 4,48 4,48 4,48 B-009 3,46 3,46 3,46 B-010 2,25 2,25 2,25 Tornillería 6 6 6 Tratamientos 20 20 20 TOTAL 69,99 69,99 82,89 DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 48 13.1 BASTON DE 700mm Rango de medida: 0-700mm Resolución: 0.5mm Error máximo de medida: 0.2509523mm Dimensiones: 700x300mm ∅25 Coste de materiales: PIEZA BASTÓN 700mm. B-001 11,39 B-002 2,49 B-003 3,2 B-004 4,5 B-005 5,2 B-006 4,48 B-007 2,54 B-008 4,48 B-009 3,46 B-010 2,25 Tornillería 6 Tratamientos 20 TOTAL 69,99 Coste de los lotes: LOTE BASTÓN 700mm. 6 419,94 12 839,88 18 1259,82 24 1679,76 48 3359,52 64 4479,36 DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 49 13.2 BASTON DE 1000mm Rango de medida: 0-1000mm Resolución: 0.5mm Error máximo de medida: 0.2509523mm Dimensiones: 1000x300mm ∅25 Coste de materiales: PIEZA BASTÓN 1000mm. B-001 11,39 B-002 2,49 B-003 3,2 B-004 4,5 B-005 5,2 B-006 4,48 B-007 2,54 B-008 4,48 B-009 3,46 B-010 2,25 Tornillería 6 Tratamientos 20 TOTAL 69,99 Coste de los lotes: LOTE BASTÓN 700mm. 6 419,94 12 839,88 18 1259,82 24 1679,76 48 3359,52 64 4479,36 DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 50 13.3 BASTON DE 2000mm Rango de medida: 0-2000mm Resolución: 0.5mm Error máximo de medida: 0.2509523mm Dimensiones: 2000x300mm ∅25 Coste de materiales: PIEZA BASTÓN 2000mm B-001 11.39 ºB-002 2.49 B-003 6.4 B-004 9 B-005 10.4 B-006 4.48 B-007 2.54 B-008 4.48 B-009 3.46 B-010 2.25 Tornillería 6 Tratamientos 20 TOTAL 82.89 Coste de los lotes: LOTE BASTÓN 700mm. 6 497.34 12 994.68 18 1492.02 24 1989.36 48 3978.72 64 5304.96 DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 51 14.- ANEXOS 14.1- FUENTES DE INFORMACIÓN UTILIZADAS • Información Técnica sobre el Dural: http://www.goodfellow.com/S/Dural-Aluminio-Cobre-Magnesio.html • Apuntes de la asignatura Tecnología mecánica I. Metrología e Ingeniería de la calidad, de Ingeniería Técnica Industrial Mecánica. • Tecnología del Instrumental de control, J.Blanco A., ediciones CEDEL 1980 • Dibujo Técnico, Bachmann-Forberg, editorial Labor S.A • Tolerancias ajustes y calibres, Abelardo García Mateos, ediciones URMO DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 52 14.2- TABLAS DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 53 Tabla de Tolerancias dimensionales según ISO 286-2. Tabla 1/2 de pesos del latón según forma y medida. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 54 Tabla 2/2 de pesos del latón según forma y medida. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 55 Extracto de la norma UNE-EN_20286=1996 de tolerancias Valores de las desviaciones fundamentales en micrómetros. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 56 Valores de las desviaciones fundamentales en micrómetros. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 57 Valores numéricos de las desviaciones fundamentales en micrómetros. DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 64 DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 65 DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 66 DISEÑO, FABRICACIÓN Y COSTES DE UN BASTÓN ZOOMÉTRICO Y SUS GAMAS 67 15.- AGRADECIMIENTOS Me gustaría agradecer a mis padres el apoyo que me han dado en todo momento, sin el cual no hubiera sido posible llegar hasta aquí. A los profesores que me han ayudado hasta ahora, para formarme y poder realizar este proyecto, en especial a Rosario González y Miguel García Garcés del departamento de Fabricación de ingeniería. A Luis Berges Muro por dirigir este proyecto final de carrera y ayudarme a finalizar mis estudios universitarios