Un dispositivo es un dispositivo de soporte o sujeción de piezas utilizado en la industria manufacturera . [1] [2] Los accesorios se utilizan para ubicar de forma segura (colocar en una ubicación u orientación específica) y soportar el trabajo, asegurando que todas las piezas producidas usando el accesorio mantendrán la conformidad y la intercambiabilidad. El uso de un accesorio mejora la economía de producción al permitir un funcionamiento fluido y una transición rápida de una pieza a otra, reduciendo la necesidad de mano de obra calificada al simplificar la forma en que se montan las piezas de trabajo y aumentando la conformidad en todo el ciclo de producción. [2]
Un dispositivo se diferencia de una plantilla en que cuando se utiliza un dispositivo, la herramienta debe moverse con respecto a la pieza de trabajo; una plantilla mueve la pieza mientras la herramienta permanece estacionaria. [3]
El propósito principal de un dispositivo es crear un punto de montaje seguro para una pieza de trabajo, permitiendo soporte durante la operación y mayor exactitud, precisión, confiabilidad e intercambiabilidad en las piezas terminadas. También sirve para reducir el tiempo de trabajo al permitir una configuración rápida y suavizar la transición de una pieza a otra. [3] Con frecuencia reduce la complejidad de un proceso, permitiendo que trabajadores no calificados lo realicen y transfiriendo efectivamente la habilidad del fabricante de herramientas al trabajador no calificado. [2] Los accesorios también permiten un mayor grado de seguridad del operador al reducir la concentración y el esfuerzo necesarios para mantener una pieza estable. [3]
Desde el punto de vista económico, la función más valiosa de un dispositivo es reducir los costes laborales. Sin un accesorio, operar una máquina o un proceso puede requerir dos o más operadores; El uso de un dispositivo puede eliminar a uno de los operadores asegurando la pieza de trabajo. [4]
Los accesorios deben diseñarse teniendo en cuenta la economía; El propósito de estos dispositivos es a menudo reducir costos, por lo que deben diseñarse de tal manera que la reducción de costos supere el costo de implementación del dispositivo. Generalmente es mejor, desde un punto de vista económico, que un dispositivo resulte en una pequeña reducción de costos para un proceso en uso constante, que una gran reducción de costos para un proceso que se usa sólo ocasionalmente. [4]
La mayoría de los accesorios tienen un componente sólido, fijado al piso o al cuerpo de la máquina y considerado inamovible en relación con el movimiento de la broca de mecanizado, y uno o más componentes móviles conocidos como abrazaderas . Estas abrazaderas (que pueden operarse mediante muchos medios mecánicos diferentes) permiten que las piezas de trabajo se coloquen o retiren fácilmente en la máquina y, aun así, permanezcan seguras durante la operación. Muchos también son ajustables, lo que permite utilizar piezas de trabajo de diferentes tamaños para diferentes operaciones. Los accesorios deben diseñarse de manera que la presión o el movimiento de la operación de mecanizado (generalmente conocida como avance ) se dirija principalmente contra el componente sólido del accesorio. Esto reduce la probabilidad de que el dispositivo falle, interrumpiendo el funcionamiento y potencialmente causando daños a la infraestructura, los componentes o los operadores. [5]
Los accesorios también pueden diseñarse para usos muy generales o simples. Estos accesorios de usos múltiples tienden a ser muy simples en sí mismos, y a menudo dependen de la precisión y el ingenio del operador, así como de las superficies y componentes ya presentes en el taller, para brindar los mismos beneficios de un accesorio especialmente diseñado. Los ejemplos incluyen prensas de taller , abrazaderas ajustables y dispositivos improvisados como pesas y muebles.
Cada componente de un dispositivo está diseñado para uno de dos propósitos: ubicación o soporte .
Los componentes de apoyo garantizan la estabilidad geométrica de la pieza de trabajo. Se aseguran de que la pieza de trabajo descanse en la posición y orientación correctas para la operación abordando e impidiendo todos los grados de libertad que posee la pieza de trabajo. [6]
Para ubicar piezas de trabajo, los accesorios emplean pasadores (o botones ), abrazaderas y superficies. Estos componentes aseguran que la pieza de trabajo esté colocada correctamente y permanezca en la misma posición durante toda la operación. Las superficies brindan soporte a la pieza, los pasadores permiten una ubicación precisa con un bajo costo de superficie y las abrazaderas permiten retirar la pieza de trabajo o ajustar su posición. Las piezas de localización tienden a diseñarse y construirse con especificaciones muy estrictas. [7]
Al diseñar las piezas de ubicación de un dispositivo, sólo se considera la dirección de las fuerzas aplicadas por la operación, y no su magnitud . Las piezas de ubicación técnicamente sostienen la pieza de trabajo, pero no tienen en cuenta la intensidad de las fuerzas aplicadas por el proceso y, por lo tanto, suelen ser inadecuadas para asegurar realmente la pieza de trabajo durante la operación. Para ello se utilizan componentes de soporte . [8]
Para asegurar las piezas de trabajo y evitar el movimiento durante la operación, los componentes de soporte utilizan principalmente dos técnicas: paradas positivas y fricción. Un tope positivo es cualquier componente inamovible (como una superficie sólida o un pasador) que, por su ubicación, impide físicamente el movimiento de la pieza de trabajo. Es más probable que los componentes de soporte sean ajustables que los componentes de ubicación y normalmente no presionan firmemente la pieza de trabajo ni proporcionan una ubicación absoluta. [9]
Los componentes de soporte suelen ser los más afectados por las fuerzas aplicadas durante la operación. Para reducir las posibilidades de fallo, los componentes de soporte no suelen estar diseñados como abrazaderas.
Por ejemplo: se deben unir 2 piezas metálicas pesadas mediante tornillos y soldadura por arco. El uso de un accesorio ayudará a asegurar las dos piezas separadas en un área designada para que el artesano complete el trabajo fácilmente y sin riesgo de lesiones.
Los accesorios suelen clasificarse según la máquina para la que fueron diseñados. Los dos más comunes son los dispositivos de fresado y los dispositivos de perforación . [10]
Las operaciones de fresado tienden a implicar cortes grandes y rectos que producen muchas virutas e implican fuerzas variables. Las áreas de ubicación y soporte generalmente deben ser grandes y muy resistentes para poder acomodar las operaciones de fresado; También se requieren abrazaderas fuertes. Debido a la vibración de la máquina, se prefieren los topes positivos a la fricción para asegurar la pieza de trabajo. Para procesos automatizados de gran volumen, los accesorios de fresado suelen incluir abrazaderas hidráulicas o neumáticas . [11] [12]
Los dispositivos de perforación cubren una gama más amplia de diseños y procedimientos diferentes que los dispositivos de fresado. Aunque la sujeción de los taladros suele realizarse mediante plantillas , los accesorios también se utilizan para las operaciones de perforación.
Dos elementos comunes de los accesorios de perforación son el orificio y el casquillo . Los agujeros a menudo se diseñan en los accesorios de perforación, para dejar espacio para que la broca continúe a través de la pieza de trabajo sin dañar el accesorio o el taladro, o para guiar la broca al punto apropiado de la pieza de trabajo. Los casquillos son simples casquillos de cojinete que se insertan en estos orificios para protegerlos y guiar la broca. [13]
Debido a que los taladros tienden a aplicar fuerza en una sola dirección, los componentes de soporte para los accesorios de perforación pueden ser más simples. Si el taladro está alineado hacia abajo, los mismos componentes de soporte pueden compensar las fuerzas tanto del taladro como de la gravedad a la vez. Sin embargo, aunque es monodireccional, la fuerza aplicada por los taladros tiende a concentrarse en un área muy pequeña. Los accesorios de perforación deben diseñarse cuidadosamente para evitar que la pieza de trabajo se doble bajo la fuerza del taladro. [14]
Los accesorios de soldadura se utilizan para sujetar los subcomponentes de un conjunto soldado en su lugar para fabricarlos juntos en una unidad completa. Estos accesorios a menudo se accionan mediante abrazaderas manuales (manuales) o abrazaderas neumáticas si se combinan con automatización robótica. Un robusto dispositivo de soldadura por arco robótico es una herramienta de sujeción de piezas que se utiliza para restringir los componentes para soldar en un sistema automatizado. [15] Los accesorios de soldadura ubican piezas utilizando estas abrazaderas para asegurar aspectos importantes del subcomponente, como orificios, ranuras o superficies de referencia.
Se deben realizar consideraciones cuidadosas al diseñar accesorios de soldadura. Se debe dejar un espacio adecuado para el acceso al soplete de soldadura. Esto puede ser especialmente difícil de lograr si el soplete es una pistola de soldadura por puntos grande. El dispositivo de soldadura debe diseñarse para permitir que todas las piezas de los subcomponentes se aniden juntas adecuadamente para obtener la cantidad de espacio necesaria para la fusión. La orientación de la soldadura es una preocupación primordial, ya que las soldaduras inclinadas o verticales pueden provocar goteo, lo que provocará la formación de cráteres y socavaciones donde el cordón debería mezclarse con los metales base, lo que resultará en una soldadura débil y un riesgo de agrietamiento en el borde de la soldadura. talón.
Se utilizan estrategias de construcción similares para dispositivos de soldadura que se emplean con dispositivos de fresado y dispositivos de perforación. La mayoría de las veces el soplete de soldadura se desplaza hasta la pieza de trabajo. En comparación, las plantillas de soldadura se usan comúnmente con soldadores de pedestal y sopletes de soldadura lineales, moviendo la pieza de trabajo hacia el soplete. Las estrategias de fijación modular se pueden implementar en escenarios de producción donde se necesita una configuración para ejecutar la misma pieza en un período de tiempo más corto. Las placas de fijación y las soluciones de sujeción comunes están diseñadas para adaptarse a estos escenarios. [dieciséis]