Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 3 (1): 10-22
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Universidad Autónoma de Baja California ISSN 2594-1925
Volumen 6 (4): e321. Octubre-Diciembre. 2023. https://doi.org/10.37636/recit.v6n4e321
1 ISSN: 2594-1925
Nota técnica
Diseño y desarrollo de dispositivo de sujeción hidráulica
para el proceso de brochado
Design and development of hydraulic clamping device for
broaching process
Jorge Alberto Morales Martínez1, Carlos Alberto Marin Álvarez1, Raúl Pérez
Bustamante2
1Posgrado CIATEQ, A.C., San Agustín del Retablo 150, Constituyentes Fovissste, 76150 Santiago de
Querétaro, Queretaro, México
2CONACYT-COMIMSA-CIATEQ, A.C., Eje 126 225, Zona Industrial San Luis, 78395 San Luis, San
Luis Potosi, México
Autor de correspondencia: Jorge Alberto Morales Martínez, Posgrado CIATEQ, A.C., San Agustín del Retablo 150,
Constituyentes Fovissste, 76150 Santiago de Querétaro, Querétaro, México. E-mail: jorge_moralesmtz@hotmail.com.
ORCID: 0009-0000-5050-2576
Enviado: 19 de Agosto del 2023 Aceptado: 16 de Octubre del 2023 Publicado: 7 de Noviembre 2023
Resumen. - Se desarrollo un dispositivo de sujeción hidráulica para el proceso de brochado de Brackets usados
en los sistemas de frenado de automóviles, que permite reducir la variación del proceso de corte al mejorar el
sistema de sujeción y con ello limitar la deformación de la pieza luego de haber sido procesada. Con este concepto
de dispositivo es posible mejorar las condiciones del proceso de producción, como lo son: velocidad de corte,
reducción de tiempo ciclo, rendimiento de la operación, reducción de costo de scrap, y reducción de tiempo muerto
por sobre ajuste de proceso y cambio de modelo. Adicional, se hizo el desarrollo de un sistema de detección de
pieza presente que permite captar cuando una pieza no es colocada correctamente en el dispositivo antes de iniciar
el ciclo de corte, con esto es posible detectar fallas en el proceso que representen un riesgo para la operación.
Durante la etapa de diseño se realizó una simulación del proceso de maquinado en condiciones extremas y
condiciones ideales para medir la deformación de la pieza y con esto obtener los parámetros adecuados de corte
para la puesta en marcha del dispositivo de sujeción. Para la validación del modelo, se realizó un estudio de
habilidad de proceso Cpk y Ppk (acorde a los requerimientos de cliente) para evaluar que el nuevo proceso es
eficiente y se encuentra bajo control.
Palabras clave: Dispositivo de sujeción; Proceso de brochado; Bracket; Sistema de frenado; Parámetros de corte;
Cpk; Ppk.
Abstract. - A hydraulic clamping device was developed for the broaching process of Brackets used in automotive
braking systems, which allows reducing the variation of the cutting process by improving the clamping system and
thereby limiting the deformation of the piece after having been processed. With this concept of device, it is possible
to improve the conditions of the production process such as: cutting speed, cycle time reduction, operation
performance, scrap cost reduction, and downtime reduction due to process over-adjustment and change over.
Additionally, the development of a part detection system was made that allows capturing when a part is not correctly
placed in the device before starting the cutting cycle, with this it is possible to detect failures in the process that
represent a risk to the operation. During the design stage, a simulation of the machining process was carried out
in extreme conditions and ideal conditions to measure the deformation of the part and with this obtain the
appropriate cutting parameters for the implementation of the clamping device. For the validation of the model, a
Cpk and Ppk process ability study was carried out (according to customer requirements) to assess that the new
process is efficient and is under control.
Keywords: Clamping device; Broaching process; Bracket; Brake system; Cutting parameters; Cpk; Ppk.
1 ISSN: 2594-1925
Revista de Ciencias Tecnológicas (RECIT). Volumen 6 (4): e321
1. Introducción
La optimización de procesos es un elemento
clave para el desarrollo de una empresa, ya que
permite mejorar la eficiencia y eficacia de los
procesos de producción, reduce los costos de la
pobre calidad (costos de prevención, costos de
evaluación, costos de fallas internas y costos de
fallas externas), busca mejorar los márgenes de
ganancia, reducir los desperdicios generados
como: retrabajos, tiempos, inventarios, defectos,
y aporta a la obtención de los altos estándares de
calidad [1].
Un proceso productivo consiste en una serie de
actividades y procedimientos relacionados entre
sí, implementados por las empresas, cuyo
objetivo es transformar las entradas como
recursos materiales, información, etc., en salidas
que pueden ser bienes o servicios [1].
La necesidad de optimización de un proceso
productivo nace a partir de la identificación de un
problema, o bien, se busca incrementar su
eficiencia y/o productividad.
Partiendo de esta premisa, si el objetivo se centra
en incrementar la eficiencia operacional de una
compañía, es necesario hacer uso de las nuevas
tecnologías para mejorar los equipos, y así
mismo, las condiciones de producción [1].
Hacer uso de las nuevas tecnologías de diseño y
fabricación, trae grandes beneficios para las
empresas ya que impacta en los ingresos,
eficiencia operativa e impulsa al rendimiento
empresaria.
Es importante mencionar que la industria en
México ha tenido un auge considerable durante
los últimos años. Como se observa en la Figura
1, según cifras del gobierno de México, tan solo
en el 2021 la producción industrial se elevó en 10
de las 32 entidades federativas que integran la
República Mexicana en abril de 2021 respecto al
mes previo, sobresaliendo Tlaxcala con 6.6%;
seguido de Tabasco con 5.4%, Chiapas con 3.7%,
Querétaro con 3.2% y Veracruz con 3.1% [2].
Figura 1. Producción industrial en México 2021 [2].
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De igual manera, con cifras originales y con
relación al mismo mes del año anterior, la
actividad industrial avanzó en 30 entidades
federativas de nuestro país en abril de 2021 (ver
Figura 2), destacando Puebla (+111.5%),
Aguascalientes (+98.5%), Coahuila (+75.9%),
Guanajuato (+73.3%) y San Luis Potosí
(+69.1%); en tanto que Colima y Campeche
fueron los únicos estados que reportaron
contracción anual en su actividad económica de
0.4% y 4.3%, respectivamente [2].
Con los avances tecnológicos ha sido posible
implementar cambios o mejoras significativas en
un proceso de producción con un menor riesgo.
Pues con estas nuevas herramientas es posible
evaluar los impactos de un cambio, así como, la
fiabilidad del modelo, el costo estimado de
inversión, el análisis de riesgo y la estrategia de
manufactura a utilizar.
Con el desarrollo de estas nuevas tecnologías en
el sector industrial, se ha creado un nuevo
modelo de negocio en el que el prototipado es un
factor importante para mejorar la rentabilidad de
una compañía. Mediante el diseño 3D, es posible
simular el funcionamiento de sistemas montados,
así mismo, se puede predecir y corregir posibles
problemas de funcionamiento y planear el
proceso de fabricación. En lo que concierne al
marketing, las imágenes en alta definición
obtenidas en el modelo 3D pueden utilizarse en
manuales, campañas publicitarias y en otras
acciones estratégicas [3].
Un modelo 3D es la representación abstracta de
un objeto, incluyendo su estructure, atributos y
leyes de variación entre los componentes. Los
modelos 3D son la cuarta generación de
contenidos multimedia antecedida por audio,
imágenes y video. Un modelo 3D representa un
objeto tridimensional basado en una colección de
puntos en el espacio, conectado por varias
entidades geométricas [4].
El carácter tridimensional de un objeto requiere,
a diferencia de uno bidimensional, de un sistema
de medición que pueda abordar, de manera
global, la multiplicidad de medidas necesarias
para el registro de sus tres dimensiones, por
complejo que este sea.
Este sistema de medición sólo es posible
mediante la implementación de herramientas
digitales, lo que conocemos como digitalización
3D que permite la obtención de datos de
profundidad, es decir, mediciones
tridimensionales. Estos datos deben ser lo más
precisos posibles ya que la falta de precisión
puede conducir a una pérdida de información y
Figura 2. Producción industrial por entidad federativa 2021 [2].
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como resultado, a una interpretación errónea de
la realidad de la pieza [5].
Un modelo permite al equipo de trabajo a
comunicar la visión del sistema que se está
construyendo. Es muy difícil compartir una
misma visión si solo se cuenta con
especificaciones textuales. Algo muy importante,
es que permite documentar las decisiones
tomadas y son una herramienta que apoya al
sistema a largo plazo. Pues, las decisiones
tomadas ya no dependen de la memoria del
generador del modelo [6].
Con la llegada del diseño 3D, ha sido posible
generar una serie de innovaciones en muchas
ramas del sector industrial, una de ellas está
enfocada en los dispositivos de sujeción
hidráulica que son empleados en los procesos de
mecanizado de alta velocidad.
Un sistema de sujeción hidráulica (Fixture), es un
dispositivo usado para localizar, sujetar y dar
soporte a la pieza durante el ciclo de maquinado,
ensamble o inspección. Los criterios más
importantes para la fijación son la estabilidad de
la pieza de trabajo, precisión de posición y
deformación de la pieza de trabajo [7].
Estos sistemas de sujeción hidráulica utilizan
líquidos a alta presión para accionar abrazaderas
y elementos hidráulicos que permiten sujetar una
pieza, y así mitigar las fuerzas que intervienen en
el proceso de mecanizado [7].
La sujeción hidráulica tiene muchas ventajas
sobre la sujeción mecánica. En la mayoría de los
casos, estos beneficios permiten reducir costos
durante la manufactura de componentes, que les
permiten justificar la inversión inicial de un
sistema de sujeción hidráulico. El uso de las
nuevas tecnologías, como la sujeción hidráulica,
ha permitido a las empresas generar procesos
productivos más estables y predecibles sin
importar quién sea el operador o en qué turno de
producción trabajó la máquina [7].
Los componentes mecanizados normalmente
requieren dispositivos dedicados en lugar de
dispositivos de uso general debido a que las
piezas en ocasiones presentan geometrías
complejas. El desarrollo de un dispositivo
adecuado en la producción de lotes grandes,
como el sector automotriz, está impulsado por
requisitos exigentes: precisión, fiabilidad y bajo
tiempo de configuración, por lo que aspectos
como la flexibilidad, la configuración, la
adaptabilidad o la automatización se vuelven un
factor de suma relevancia que las cuestiones
puramente económicas [8].
La investigación sobre dispositivos de
mecanizado se centra en el diseño del
dispositivo, el análisis de la fuerza de sujeción y
el control de sujeción-deformación. Los
accesorios se pueden diseñar y fabricar de
acuerdo con la estructura y el procesamiento de
mecanizado de una pieza de trabajo. La fuerza de
sujeción afecta directamente el resultado del
maquinado de la pieza a trabajar, pues esta fuerza
de sujeción debe ser adecuada para garantizar
que el maquinado sea estable y no comprometa
la calidad de la pieza [9].
Es importante mencionar que los dispositivos de
sujeción hidráulica proporcionan una fuerza
consistente, repetitiva en un paquete pequeño y
liviano, Esto significa en el ambiente actual de
manufactura que la pieza puede ser asegurada en
menos tiempo, con precisión y sin sacrificar el
valioso espacio del dispositivo. La sujeción
hidráulica también optimiza la carga y descarga
de las partes en el proceso [9].
La aplicación de nuevas tecnologías en la
manufactura de sistema de sujeción ha hecho
posible crear elementos más eficientes que se
adecuen a las necesidades del cliente y del
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mercado. Permitiendo más versatilidad en la
etapa de planeación y diseño, así como, la
integración de equipos multidisciplinarios que
aporten o realicen cambios en tiempo real. Este
esquema es de suma importancia, pues en cada
proyecto las áreas multidisciplinarias deben estar
al tanto de las decisiones que se toman durante la
vida del proyecto.
Algunos de los softwares más utilizados en el
proceso de fabricación de sistemas se sujeción
son Solidworks [10], Autocad [11] y Mastercam
[12].
Los softwares, no son la única tecnología
empleada en la manufactura de sistemas de
sujeción. También los avances tecnológicos en
hardware han hecho posible la fabricación de
componentes, así como, han fomentado la
creatividad del diseñador al permitir la
producción de componentes más innovadores a
menor costo y a menor riesgo [9].
Algunos de los equipos más utilizados en la
industria son maquinaria CNC [13], herramientas
de corte [14] y de mecanizado CNC [15].
Es importante mencionar que estos avances en
materia de desarrollo tecnológico (diseño 3D &
fabricación de nuevos sistemas de sujeción) y el
constante crecimiento industrial a nivel global,
han permitido generar sistemas productivos más
eficientes y robustos, que puedan hacer a las
compañías más rentables, generar mayor
productividad y ganar más mercado.
El objetivo del presente proyecto es diseñar y
fabricar un dispositivo de sujeción para el
proceso de brochado de Brackets que permita
hacer el proceso de producción más eficiente, es
decir, incrementar el OEE (Overall Equipment
Effectiveness) de la línea de producción al menos
a un 75%. De igual manera, reducir el desgaste
excesivo de la herramienta de corte, evitar la
deformación de la pieza después del maquinado
y mejorar la habilidad de proceso.
Un ejemplo de investigación para la mejora de
procesos de producción es el trabajo de CM.
Patel [16], en donde fue posible identificar como
se hace uso de una metodología estructurada del
diseño 3D permitiendo hacer más eficiente el
proceso de producción de dispositivo hidráulico
de 8 cilindros al reducir el tiempo ciclo de
operación. De igual manera, permitió reducir la
fatiga generada al personal operativo,
incrementar la productividad y reducir el
desgaste excesivo de los componentes que
interactúan con la pieza durante la fijación.
De igual manera, el trabajo de T. Seelbach [17],
presenta un enfoque innovador que combina un
modelo empírico-analítico de fuerzas de corte y
simulaciones de numéricos de elemento finito
para modelar las deformaciones elásticas durante
el proceso de corte. En este experimento, la
información empírica de las fuerzas de corte se
utiliza como datos de entrada para las
simulaciones de elemento finito. Los resultados
se analizaron respecto a las tolerancias de forma
y posición del perfil de las ranuras del disco. La
investigación presenta un estudio de parámetros
de corte sobre los parámetros de la pieza de
trabajo y el proceso, así como, su impacto con
respecto a la precisión geométrica en el brochado
para el maquinado de discos de turbina [17].
2. Metodología
La metodología empleada en el presente trabajo
está estructurada como se muestra en la Figura 3.
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Figura 3. Diagrama de flujo de la metodología empleada
en el desarrollo del dispositivo.
2.1 Diseño y desarrollo
Como primer paso se recolectó información del
comportamiento del procesos desde el arranque
de producción, se buscaron antecedentes de los
indicadores de productividad como el OEE
(Overall Equipment Effectiveness), tiempos de
paro, inventarios, costos de reparación y costos
por scrap. Una vez definidos, se decidió tomar los
últimos seis meses 6 meses para segmentar el
análisis. El objetivo principal de seleccionarla
fue analizar el comportamiento del proceso con
respecto a la población de la que proviene.
Adicional a eso, se hizo una evaluación de los
principales factores que afectaban la
productividad del proceso, así como, los
impactos de calidad generados y el rendimiento
por herramienta.
El segundo paso fue discriminar las variables con
ayuda de una matriz de priorización, y así realizar
una investigación documental de las variables
que afectaban directamente en la productividad
del proceso, por lo que estas debieron
considerarse en el diseño y desarrollo del
dispositivo. Además, se estudiaron los
principales factores que contribuían en el
rendimiento por herramienta.
Del análisis realizado se identificó que el
rendimiento mensual promedio de la línea de
producción era de un 58% de OEE (Overall
Equipment Effectiveness) contra un target del
75% que se tiene establecido, para esta
estimación se tomó el histórico de producción
promedio del periodo de junio 2022 a febrero
2023.
Dentro del mismo análisis se identificó que el
principal contribuyente al costo de scrap era la
variación que se tenía en el “Spam” de brochado,
esto debido a la deformación presentada en la
pieza después del ciclo de maquinado. La
condición descrita era causada por las fuerzas de
sujeción que intervenían en la secuencia de
apriete durante el mecanizado y a las deficiencias
en el diseño del dispositivo de sujeción empleado
en el proceso.
En la figura 4 se describen las características del
producto:
Figura 4. características del producto.
Descripción:
1. Barrenos de montaje para ensamble en
chumacera de automóvil
2. Spam de brochado para ensamble de balata
3. Barreno para ensamble de Bracket con el
Housing
La precisión es una de las cuestiones más
importantes en el mecanizado de componentes,
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siendo la deformación de la pieza la principal
causa de rechazo. Se ve afectado por las
distorsiones geométricas que se producen
durante el procesamiento, siendo esa
deformación relacionada con la existencia de
tensiones residuales (fuerzas internas) y
condiciones de contorno de sujeción (fuerzas
externas). En esta situación, el origen de la
distorsión geométrica puede ser [8]:
• Deformación causada por un cambio en
el estado de tensión residual generado por
procesos de fabricación anteriores del
componente. Esto está asociado a la eliminación
del material durante los procesos de mecanizado
que conduce a un nuevo equilibrio interno del
componente.
• Deformación causada por cargas externas
(sujeción y fuerzas de corte) que deforman
elásticamente la pieza de trabajo durante el
procesamiento, siendo recuperadas
posteriormente.
Para avaluar la calidad y eficiencia de los
procesos de brochado, se han realizado distintos
estudios donde se mide el rendimiento de este
proceso, así como, las variables que intervienen
durante el maquinado. En el trabajo propuesto
por F. Zanger [18], se presenta una investigación
de los cambios del espesor de corte durante el
brochado. En la primera etapa del experimento,
se realizaron pruebas variando el espesor de corte
con una inclinación de la superficie de corte en
relación con la dirección del corte. Para esta
primera fase se emplearon diferentes espesores y
velocidades de corte. En este experimento se
consideró la pieza de trabajo como la parte móvil
en lugar de la brocha, la brocha estaba fija.
Los parámetros obtenidos fueron las fuerzas del
proceso, la rugosidad del mecanizado,
grabaciones superficiales y de alta velocidad del
proceso durante brochado En la segunda fase, se
realizaron simulaciones con distintos espesores
de corte. Las salidas tales como los ángulos de
corte, se compararon con los datos obtenidos
experimentalmente [18].
Acorde al trabajo desarrollado por el autor,
haciendo uso de simulaciones de análisis de
elemento finito fue posible identificar que las
variables de espesor de corte, causado por la
vibración de la estructura de la máquina, influyen
en las fuerzas específicas del proceso y la calidad
de la superficie mecanizada. Así mismo, los
resultados de las simulaciones de corte mostraron
que durante el mecanizado el ángulo de corte de
la herramienta influye en el espesor y calidad del
corte [18].
En la Tabla 1 se presenta las principales variables
que contribuyen a la deformación que sufre la
pieza durante el ciclo de brocha, así como su
nivel de criticidad.
Tabla 1. Variables de entrada que interactúan en el proceso
de brochado.
Variables
Criticidad
Secuencia de sujeción
Baja
Presiones de sistema mecánico
de mesa trasera
Media
Geometría de forja
Media
Dureza de forja
Media
Puntos de referencia del Bracket
Baja
Sistema de medición
Baja
Diseño de dispositivo de
sujeción
Alta
Desgaste excesivo de cortador
Media
Fuerza de corte
Baja
Estos niveles de variables se definieron haciendo
uso de un diagrama de Ishikawa y una matriz de
priorización de segundo nivel. En donde se
jerarquizaron las etapas del proceso, es decir, se
jerarquizaron las causas que fueron identificadas
en el diagrama de Ishikawa.
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Con esta herramienta se califico el impacto que
tiene cada causa en el proceso. Estas
calificaciones se asignaron de 1 a 10, donde 1
representa un impacto muy bajo o nulo y 10 muy
alto (pasando por toda la escala).
A partir de los valores anteriores y el impacto la
criticidad de la característica en el producto, se
calcularon la importancia total para cada etapa
del proceso, al multiplicarlos y luego realizando
la suma de estos productos. Así, se seleccionan
los pasos que en el total tengan el valor más alto
o criticidad más alta [19].
Una vez determinada la variable con criticidad
alta dentro del proceso de maquinado se procedió
a iniciar el estudio para diseñar y desarrollar un
nuevo sistema de sujeción para el brochado de
Brackets.
En la Tabla 2 se muestran las variables seteadas
en el proceso antes del cambio:
Tabla 2. Factores de proceso.
Para controlar la deformación de la pieza durante
el proceso de corte se determinó desarrollar un
dispositivo de sujeción hidráulico que permitiera
mitigar el cambio en la tensión residual generado
durante el corte e incrementar la fuerza de
sujeción para disminuir las cargas externas que
deforman elásticamente la pieza de trabajo
durante el procesamiento, siendo recuperadas
posteriormente.
Una vez seleccionados los elementos críticos que
ayudaran a cumplir con las especificaciones
deseadas del producto y del proceso, se realizó el
modelado mediante el uso de Solidworks [20],
que consiste en el desarrollo de un dispositivo
receptor de Bracket y dos nidos SMED (Single
Minute Exchange of Die) para la sujeción de la
pieza. SMED es una herramienta de mejora que
permite reducir los tiempos de cambio de útiles
de forma considerable, lo que se traduce en un
aumento de flexibilidad, productividad y
eficiencia [21].
Durante el desarrollo de la propuesta se
consideró nidos independientes para la sujeción
de la pieza, líneas hidráulicas independientes
para garantizar el ajuste correcto por modelo y
hacer uso de válvulas check [22] en cada nido
SMED para agilizar los cambios de modelo. Esto
permitió generar un ahorro económico
considerable al reducir el tiempo de paro por
cambio de modelo de 360 min a 90 minutos por
evento, esto representa una reducción del 75%.
En la búsqueda de garantizar la seguridad del
equipo y el dispositivo se diseñó un sistema para
la detección de pieza presente (Air check) que
permita detectar cuando la pieza esta
correctamente posicionada en el dispositivo antes
de iniciar el ciclo de maquinado. Dentro de las
características del sistema de detección de pieza
se destaca la conexión independiente por nido a
un presostato [23] utilizado para cerrar o abrir el
circuito en función de la presión o flujo que
ejerce el dispositivo para garantizar la unión de
los contactos. El objetivo del sistema es evitar
daños en los equipos (herramienta de corte,
máquina & dispositivo de sujeción) que puedan
impactar el negocio de la compañía.
El dispositivo receptor de Bracket consiste en
una placa conectora SMED de brocha diseñada
para recibir los nidos de cambio rápido. En esta
placa se integraron elementos que permitieron
Variables de
proceso
Valor
Fuerza de corte de
RAM
50 kN
Sistema de sujeción
Mecánico
Presión de sujeción
50 bar para todas las
líneas
Velocidad de corte
8 m/min
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garantizar la conexión hidráulica de los nidos
haciendo uso de válvulas check. El objetivo de
utilizar estos elementos hidráulicos es permitir el
flujo de fluidos en una sola conexión,
manteniéndose abierta, pero si el flujo del fluido
cambia, la válvula se cierra impidiendo el flujo
inverso [24]. Adicional, para garantizar el
correcto posicionamiento de los nidos de cambio
rápido se hizo uso de elementos Speedloc
(cambio rápido) [25] para permitir el
posicionamiento en la placa de fijación sin
ataduras ni bloqueos.
Para los nidos de cambio rápido (izquierdo y
derecho), al igual que la placa conectora, se hizo
uso de válvulas check para garantizar la conexión
hidráulica en placa y evitar el flujo inverso de
fluido una vez que la válvula es cerrada [24]. Con
este sistema se garantiza que no habrá perdidas
de presión durante el ciclo de corte. De igual
manera se hizo uso de pistones y soportes de
trabajo hidráulicos marca Vektek, con capacidad
de soportar presiones de hasta 5000 psi [26] y en
el caso de los soportes de trabajo tienen una
capacidad de soportar hasta 8,000 lb [27]. Se
buscó esta configuración para soportar las cargas
externas del RAM y con esto, evitar la
deformación elástica de la pieza. El RAM es un
cilindro que se desplaza hidráulicamente de
manera vertical en la máquina brochadora, que
ejerce una fuerza de corte en la pieza al realizar
el movimiento. En el RAM es montada la
herramienta de corte con la cual es generado el
perfil del brochado.
La otra parte del dispositivo consiste en utilizar
puntos de contacto con la dureza necesaria para
contrarrestar la fatiga y desgaste excesivo en la
sujeción de la pieza. El acero AISI D2 tiene un
amplio uso en la industria manufacturera debido
a su alta dureza, resistencia y propiedades de
desgaste [28], otras características y propiedades
son:
Tabla 3 Composición química del acero AISI D2 [28].
Calificación
C
Si
Mn
Cr
Mo
D2
1.5
0.6
0.6
12
1
Tabla 4. Propiedades mecánicas del acero AISI D2 [29].
Prueba
Unidad
AISI-D2
UTS
MPa
1489.41
E
GPa
198.24
SY
MPa
1385
S. Fractura
MPa
1390
Deformación
%
0.74
Dureza Vickers
HV
570
Dureza Rockwell
HRC
53.3
La dureza requerida para los puntos de contacto
fue de 50 -52 HRc [30] con un acabado en oxido
negro.
Para la fabricación de los nidos y mesa receptora
se utilizó acero 1045. Es un acero grado
ingeniería que destaca por su nivel medio de
resistencia mecánica y tenacidad. Además, es
maleable a los procesos de maquinado ya que
consigue un buen acabado superficial y larga
vida útil [31]. Es uno de los aceros mayor
empleados en la industria manufacturera,
especialmente en la industria automotriz, pues al
ser un acero no aleado de medio contenido de
carbono es resistente al impacto [31].
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El modelo CAD consta de cuatro elementos
principales que son:
1. Bloque de soporte trasero
2. Placa receptora
3. Nido SMED LH
4. Nido SMED RH
De igual manera en la Tabla 5 se muestran los
elementos hidráulicos con su capacidad
hidráulica seleccionados para soportar la fuerza
de corte del RAM.
Tabla 5. BOM de elementos hidráulicos.
Item
Número
de parte
Descripción
Especificación
en psi
1
L2-1121-
08
Cilindro
Bloque
Vektek
800-1000
2
21-0206-
01
Cilindro
Cartuchovekt
ek
800-1000
3
21-1208-
01
Cilindro
Bloque
Vektek
3500-5000
4
10-0706-
10
Soporte
Trabajo
Vektek
3500-5000
5
10-0706-
14
Soporte
Trabajo
Vektek
3500-5000
6
56-1013-
00
Acoplamiento
Vektek
3500-5000
7
56-1113-
00
Boquilla
Vektek
3500-5000
Como se observa en la Figura 5, los nidos son
independientes de manera que el ajuste en el
proceso no dependa uno del otro.
Figura 5. Elementos principales del dispositivo de
sujeción.
En la Figura 6, 7 y 8 del modelo, se puede
observar la ubicación de cada elemento
hidráulico en el dispositivo de sujeción
Figura 6. Elementos hidráulicos placa receptora.
Figura 7. Elementos hidráulicos Nido LH - RH.