ENSAMBLE MECÁNICOENSAMBLE MECÁNICO

Ing. Daniel Rodríguez Ing. Daniel Rodríguez SalvatierraSalvatierra

Métodos de sujeción mecánicaMétodos de sujeción mecánica

Permiten el Permiten el desensambledesensamble

Crean una unión Crean una unión permanentepermanente- - TornillosTornillos

- Pernos - Pernos

- Tuercas- Tuercas

- Remaches- Remaches

- Ojillos- Ojillos

Se dividen enSe dividen en

Sujetadores RoscadosSujetadores Roscados

Son componentes separados de hardware que tienen roscas externas o internas para el ensamble de Son componentes separados de hardware que tienen roscas externas o internas para el ensamble de piezas. En casi todos los casos permiten el desensamble.piezas. En casi todos los casos permiten el desensamble.

Tornillos, pernos y tuercasTornillos, pernos y tuercasEl tornillo es un sujetador con rosca externa que, por lo El tornillo es un sujetador con rosca externa que, por lo general, se ensambla en un orificio roscado.general, se ensambla en un orificio roscado.

Algunos tipos de tornillos:Algunos tipos de tornillos:

Tornillos para máquina:Tornillos para máquina: Son del tipo general, Son del tipo general, diseñados para ensamble en huecos roscados. En diseñados para ensamble en huecos roscados. En ocasiones se ensamblan a tuercas.ocasiones se ensamblan a tuercas.

Tornillos de cabeza cuadrada:Tornillos de cabeza cuadrada: Están hechos de Están hechos de metales de mayor resistencia y de tolerancias mas metales de mayor resistencia y de tolerancias mas estrechas.estrechas.

Tornillos prisioneros:Tornillos prisioneros: Se endurecen y diseñan para Se endurecen y diseñan para funciones de ensamble como collarines de sujeción, funciones de ensamble como collarines de sujeción, engranes y poleas flechas.engranes y poleas flechas.

Tornillo autorroscante:Tornillo autorroscante: Diseñado para formar o cortar Diseñado para formar o cortar las rocas en un orificio que ya existe, dentro del cual se las rocas en un orificio que ya existe, dentro del cual se hace girar.hace girar.

Un perno Un perno es un sujetador con rosca externa, que se inserta a través de es un sujetador con rosca externa, que se inserta a través de orificios en la piezas y se “atornilla” con una tuerca en el lado opuesto. orificios en la piezas y se “atornilla” con una tuerca en el lado opuesto.

Una tuerca es un sujetador de rosca interna que coincide con la del perno Una tuerca es un sujetador de rosca interna que coincide con la del perno del mismo diámetro, paso y forma de rosca. del mismo diámetro, paso y forma de rosca.

Variedades de Pernos (según forma y materialidad)Variedades de Pernos (según forma y materialidad)

Pernos Hexagonales Pernos EstructuralesPernos Hexagonales Pernos EstructuralesMaterial :Acero; Acero Inoxidable y Bronce Material :Acero; Acero Inoxidable y Bronce Calidad :Grado 2, 5, 8 / Clase 5.8, 8.8, 10.9Calidad :Grado 2, 5, 8 / Clase 5.8, 8.8, 10.9Diámetros :¼" hasta 1.1/2" / M-3 hasta M-42Diámetros :¼" hasta 1.1/2" / M-3 hasta M-42Longitud :½" hasta 25" / 10mm hasta 300mmLongitud :½" hasta 25" / 10mm hasta 300mm

Material :ACEROMaterial :ACEROCalidad :A325Calidad :A325Diámetros :½" hasta 1"Diámetros :½" hasta 1"Longitud :1.½" hasta 4.1/2Longitud :1.½" hasta 4.1/2""

Pernos inoxidablesPernos inoxidablesMaterial :ACERO INOXIDABLEMaterial :ACERO INOXIDABLECalidad :Grado 2, 5, 8 / Clase 5.8, Calidad :Grado 2, 5, 8 / Clase 5.8, 8.8, 10.98.8, 10.9Diámetros :¼" hasta 1.1/2" / M-3 Diámetros :¼" hasta 1.1/2" / M-3 hasta M-42hasta M-42Longitud :½" hasta 25" / 10mm Longitud :½" hasta 25" / 10mm hasta 300mmhasta 300mm

Pernos de BroncePernos de BronceMaterial :BRONCEMaterial :BRONCECalidad :Grado 2, 5, 8 / Calidad :Grado 2, 5, 8 / Clase 5.8, 8.8, 10.9Clase 5.8, 8.8, 10.9Diámetros :¼" hasta Diámetros :¼" hasta 1.1/2" / M-3 hasta M-1.1/2" / M-3 hasta M-4242Longitud :½" hasta 25" Longitud :½" hasta 25" / 10mm hasta 300mm/ 10mm hasta 300mm

Otros sujetadores roscados

Perno sin cabeza

Es un sujetador con rosca externa, pero sin la cabeza normal que posee un perno. Los pernos sin cabeza se usan para ensamblar dos piezas mediante dos tuercas.

Insertos con rosca de tornillo

Son machos con rosca interna o rollos de alambre hechos para insertarse en un orificio sin rosca y para aceptan un sujetador con rosca externa. Se ensamblan en materiales débiles para proporcionar roscas fuertes. Después del ensamble del tornillo en el inserto, el cañón del inserto se expande hacia los lados del orificio, asegurando el ensamble.

Sujetadores roscados prisioneros

Son sujetadores con rosca que se han preensamblado de manera permanente a un de la piezas que se van a unir. Los procesos de ensamblado posibles incluyen la soldadura por fusión, la soldadura dura, el ajuste en prensado, o el formado en frío.Arandela

Es un componente de equipo que se usa con frecuencia en los sujetadores roscados para asegurar la firmeza de la unión mecánica. En su forma mas simple, es un anillo delgado plano de lámina metálica. Sus funciones son: distribuir los esfuerzos para que no se concentren en la cabeza del perno o tornillo; dar apoyo para orificios con separaciones grandes en las piezas ensambladas; aumentar la tensión del resorte; proteger las superficies de las piezas; sellar la unión y resistir el aflojamiento inadvertido.

Remaches y OjillosRemaches y Ojillos

Un remache es una punta con cabeza y sin rosca que se usa para unir dos (o más) piezas Un remache es una punta con cabeza y sin rosca que se usa para unir dos (o más) piezas al pasar el pasador a través de orificios en las piezas y después formar (recalcar) una al pasar el pasador a través de orificios en las piezas y después formar (recalcar) una segunda cabeza en el lado opuesto. Lo remaches se usan primordialmente para uniones segunda cabeza en el lado opuesto. Lo remaches se usan primordialmente para uniones superpuestas. El orificio de separación donde se inserta el remache debe tener un superpuestas. El orificio de separación donde se inserta el remache debe tener un diámetro cercano a del remache.diámetro cercano a del remache.

Tipos de remachesTipos de remaches

Sólido Tubular Semitubular Bifurcado Sólido Tubular Semitubular Bifurcado De compresión De compresión

Las herramientas y los métodos usados en la aplicación de remaches se dividen en: Las herramientas y los métodos usados en la aplicación de remaches se dividen en:

1)Por impacto: en el cual un martillo neumático realiza golpes sucesivo para recalcar el 1)Por impacto: en el cual un martillo neumático realiza golpes sucesivo para recalcar el remache; remache;

2)De compresión uniforme: donde la herramienta para aplicar el remache efectúa una 2)De compresión uniforme: donde la herramienta para aplicar el remache efectúa una presión continúa para recalcar el remache, y presión continúa para recalcar el remache, y

3)Una combinación de impacto y presión.3)Una combinación de impacto y presión.

Mucho del equipo usado para aplicar remaches es portátil y de operación manual. Aunque Mucho del equipo usado para aplicar remaches es portátil y de operación manual. Aunque también existen máquinas automáticas que taladran y remachan.también existen máquinas automáticas que taladran y remachan.

Los ojillos son sujetadores tubulares de Los ojillos son sujetadores tubulares de pared delgada con un reborde en un pared delgada con un reborde en un extremo, y generalmente están hecho de extremo, y generalmente están hecho de lámina metálica. Se usan para producir una lámina metálica. Se usan para producir una unión empalmada permanente entre dos o unión empalmada permanente entre dos o más piezas planasmás piezas planas..

Durante la sujeción, el ojillo se inserta a través de orificios en las piezas Durante la sujeción, el ojillo se inserta a través de orificios en las piezas y el extremo recto se doble para asegurar el ensamble. La operación de y el extremo recto se doble para asegurar el ensamble. La operación de formado se denomina calcado, y se ejecuta mediante herramientas formado se denomina calcado, y se ejecuta mediante herramientas opuestas que sostienen al ojillo en posición y doblan la pieza que opuestas que sostienen al ojillo en posición y doblan la pieza que sobresale de su cañón.sobresale de su cañón.

Métodos de ensamble basados en ajustes por interferenciaMétodos de ensamble basados en ajustes por interferencia

Ajuste con prensa: En un ensamble de ajuste por prensa, los dos Ajuste con prensa: En un ensamble de ajuste por prensa, los dos componentes tienen un dispositivo de ajuste por interferencia entre componentes tienen un dispositivo de ajuste por interferencia entre ellos.ellos.

Es el caso de los pasadores, donde, por ejemplo, un pasador cilíndrico Es el caso de los pasadores, donde, por ejemplo, un pasador cilíndrico recto de cierto diámetro se presiona dentro de un orificio de un diámetro recto de cierto diámetro se presiona dentro de un orificio de un diámetro ligeramente menor.ligeramente menor.Se fabrican pasadores estándar de distintos tamaños Se fabrican pasadores estándar de distintos tamaños para realizar diversas funciones como:para realizar diversas funciones como:

- Localizar y asegurar lo componentes usados para - Localizar y asegurar lo componentes usados para aumentar los sujetadores roscados por medio de la aumentar los sujetadores roscados por medio de la sujeción de dos (o más) piezas en alineaciones fijas sujeción de dos (o más) piezas en alineaciones fijas entre sí. entre sí.

Ajustes por contracción y expansión:

Por contracción: Se calienta la pieza externa para agrandarla mediante expansión térmica y la parte interna permanece a temperatura ambiente o se enfría para contraer su tamaño. Luego se ensamblan la pieza y se devuelven a temperatura ambiente para que la pieza externa se encoja , y i se enfría previamente, la pieza interna se expande para formar un ajuste por interferencia fuerte.

Por expansión: Ocurre cuando la pieza interna se enfría y se contrae para un ensamble; una vez que se inserta en el componente correspondiente, se calienta a temperatura ambiente, expandiéndola para crear el ensamble por interferencia.

Ajuste automático:

Implica la unión de do piezas, en las cuales los elementos que coinciden poseen una interferencia temporal mientras se presionan juntos, pero una vez que se ensamblan, e entrelazan para conservar el ensamble.

Anillo de retención o de mordaza: Es un sujetador que se agarra a presión dentro de un surco que traza una circunferencia obre una flecha o tubo para formar un hombro. El ensamble puede usarse para ubicar o limitar el movimiento de piezas montadas sobre la flecha. Existen par aplicaciones externas e internas, y están hechos de láminas metálicas o de alambres sometidos a tratamiento térmico.

Puntillado y Engrapado

Proceso industrial que utilizan sujetadores de tipo U

El puntillado: Una maquina produce las puntillas en forma de U de acero, y las inserta a través de dos piezas que se van a unir. Este tipo de ensamble permite la unión de distintos tipos de metales los cuales deben ser delgados que no superen el espesor de la puntilla. Este tipo de ensamble permite combinar distintos tipos de materiales ya sea metálicos o no metálicos.

Aplicaciones: Ensamble de laminas metálicas ligeras, bisagras metálicas, conexiones eléctricas, encuadernación de revistas.

Clavado de dos grapas en forma de U a través de las dos piezas que se desean unir. Las grapas se fabrican con distintos tipos de puntas para así facilitar la entrada en el material.

La aplicación de este sistema es mediante una pistola neumáticas portátiles que contiene tiras con varios cientos de grapas

Aplicaciones: Muebles y tapicería, ensambles de asientos para automóviles, ensambles de laminas de metal de bajo espeso y plásticos.

Unión de tipo permanente mediante el formado o reformado de uno de los materiales a unir, mediante un proceso de manufactura como la fundición, moldeado o formado de la lámina metálica.

Insertos en moldeados o fundiciones:

Implica la colocación de un elemento dentro del molde antes de realizar el proceso de la fundición del metal, para que así se convierta en una pieza permanente.

Algunas piezas insertadas en este proceso son: tuercas con rosca interna, pernos prisioneros, cojinetes, etc..Desventajas del Proceso: El diseño del molde se torna mas complicado, la colocación del inserto requiere tiempo por lo que disminuye la producción, el inserto es un material ajeno a la fundición por lo cual en caso de que quede algún defecto por causa del inserto, el material no es de fácil reciclado.

Sin embargo este proceso es considerado el método de diseño más funcional y al menor costo.

Este tipo de unión implica la deformación de partes del Este tipo de unión implica la deformación de partes del material, para que estos se entrelacen y se unan. material, para que estos se entrelacen y se unan.

a)a) Lengüeta Perforada: Para unir Lengüeta Perforada: Para unir alambres a laminas de metales alambres a laminas de metales

b) Protuberancias Estampadas: Se b) Protuberancias Estampadas: Se forman protuberancias en una pieza forman protuberancias en una pieza para ensamblarla a la otra. para ensamblarla a la otra.

c) c) Costuras:Costuras: Los Los bordes de dos bordes de dos piezas de laminas piezas de laminas metálicas se doblan metálicas se doblan para formar la para formar la costura de sujeción. costura de sujeción.

dd)) Formación de Formación de

depresiones:depresiones: formación de formación de indentaciones en una indentaciones en una pieza redonda interna, pieza redonda interna, para que para que retengaretenga a una a una pieza externa pieza externa

Uniones adhesivas Los adhesivos tienen un alto rango de aplicaciones de unión y sellado, para integrar materiales similares y diferentes, como metales, plásticos, cerámica, madera, papel y cartón entre otros.

1.-Los pegados son más fuertes en cizalla y en tensión, y las uniones deben diseñarse para que se apliquen tensiones de esos tipos. (a) y (b)

2.-Los pegados son más débiles en hendiduras o desprendimientos, y deben diseñarse para evitar este tipo de tensiones. (c) y (d)

Tipos de Adhesivos

Existe una gran cantidad de adhesivos comerciales, pero todos estos pueden clasificarse dentro de 4 categorías:

1)Naturales.

2) inorgánicos.

3) sintéticos.

Tipos de Adhesivos

Existe una gran cantidad de adhesivos comerciales, pero todos estos pueden clasificarse dentro de 4 categorías:

1)Naturales.

2) inorgánicos.

3) sintéticos.

Los adhesivos naturales son materiales derivados de fuentes como plantas y animales, e incluyen  las gomas, el almidón, la dextrina, el flúor de soya y el colágeno. Este tipo de adhesivos se limita aplicaciones de bajo tensión.

  Lo adhesivos inorgánicos se basan principalmente en el silicio de sodio y el oxicloruro de magnesio, aunque el costo de estos  es  relativamente bajo, su resistencia es similar a los naturales.

  Los adhesivos sintéticos constituyen  la categoría más importante en la manufactura; incluyen diversos polímeros termoplásticos y duros plásticos

Diseño para ensamble automatizado

Además de los métodos de ensamble manual, hay diversos sistemas automatizados para realizar operaciones de ensamble mecánico, entre ellos están:

1)máquinas de propósito especial y

2) sistemas programables.

Las máquinas de propósito especial generalmente consisten en una serie de estaciones de trabajo, en las cuales se añaden partes y/o se ejecutan operaciones de unión.

Los sistemas de ensamble programables se utilizan para producir una variedad limitada de ensambles distintos. Con frecuencia se emplean robots industriales, ya sea como estaciones de trabajo bajo múltiples o como un robot único en una estación.

Para facilitar  el ensamble automatizado se siguen estos puntos:

a) Usar la modularidad en el diseño de productos

b) Reducir la necesidad de que se manejen varios componentes a la vez.

c) Limitar las direcciones requeridas de acceso.

d)Componentes de alta calidad.

e) Usar ajustes de agarre automático.

GRACIAS