DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE ROLADORA DE TUBERIA Y PLATINA
PRESENTADO POR: CRISTIAN CAMILO ALANDETE HERNANDEZ MARIO ALEJANDRO ARDILA ECHAVARRIA
SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE COMPLEJO NORTE - CENTRO DE LA MANUFACTURA AVANZADA MEDELLIN- ANTIOQUIA 2017
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE ROLADORA DE TUBERIA Y PLATINA
PRESENTADO POR: Cristian Camilo Alandete Hernández Mario Alejandro Ardila Echavarría PROYECTO PARA OPTAR AL TÍTULO DE Tecnólogo En Diseño De Elementos Mecánicos Para Su Fabricación Con Maquinas Herramientas CNC
ASESORA: Maria Ruth Bonilla Gallego Maestramte En Automatización Y Control
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: Automatización, Comunicación Industrial, Pedagogía Grupo De Investigación: Gasipe
Servicio Nacional De Aprendizaje Complejo Norte - Centro De La Manufactura Avanzada Medellín- Antioquia 2017
RESUMEN En el presente proyecto “Diseño y fabricación de una máquina Roladora de tubos y platinas”, se pondrá a prueba los conocimientos adquiridos en la tecnología de diseño de elementos mecánicos para su fabricación con máquinas y herramientas CNC programa que oferta el servicio nacional de aprendizaje SENA complejo norte de la ciudad de Medellín. El objetivo de este proyecto, será evidenciar y aplicar los conocimientos y destrezas adquiridas en las áreas de: manejo de dibujo técnico, dibujo asistido por computador 2D, 3D, tratamientos térmicos, métodos de diseño, matemática para el diseño, fabricación de piezas en torno, fresadora convencional, así como CNC y elementos de máquinas. Este trabajo, evidenciará el proceso de diseño realizado, detallando aspectos tales como: bosquejos, análisis tecnológico del producto, diseño de detalle, calificación del diseño en calidad cálculos, QFD, costos, manual de ensamble, manual de funciones, manual de operaciones, manual de mantenimiento. Se incluye también, el diseño y la verificación de las piezas fundamentales de la máquina, fotos donde evidencian su construcción y ensamble. Finalmente, se presentan unas conclusiones y recomendaciones en las que se recogen los principales resultados obtenidos tanto del proceso de diseño como de fabricación de la máquina, destacando así su desempeño y aporte a industrias en el área de la metalurgia. Palabras claves: Roladora, fabricación, tubos, platinas, diseño, elementos mecánicos, metalurgia.
ABSTRACT
In the present project "Design and manufacture of a tube and plate bending machine", will be tested the knowledge acquired in the technology of design of mechanical elements for its manufacture with CNC machines and tools program that offers the national service of learning SENA North of the city of Medellin. he objective of this project will be to demonstrate and apply the knowledge and skills acquired in the areas of: technical drawing management, 2D computer-aided drawing, 3D, thermal treatments, design methods, mathematics for design, conventional milling machine, as well as CNC and machine elements. This work will show the design process, detailing aspects such as: sketches, product technological analysis, detail design, quality design qualification, QFD, costs, assembly manual, function manual, operations manual, manual of maintenance. Also includes, the design and verification of the fundamental pieces of the machine, photos where they evidence its construction and assembly. Finally, conclusions and recommendations are presented in which the main results obtained from both the design and manufacturing processes of the machine are presented, highlighting their performance and contribution to industries in the area of metallurgy. Keywords: bending, manufacturing, tubes, platings, design, mechanical elements, metallurgy.
ÍNDICE DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN.....................................................................................................................21 1.1 HIPÓTESIS....................................................................................................................23 1.2 JUSTIFICACIÓN.............................................................................................................23 1.3 ALCANCES....................................................................................................................24 Historia..............................................................................................................................27
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
Ilustración 1. Simbología de la soldadura.............................................................................18 Ilustración 2. SIMBOLOGÍA DE SOLDADURA.........................................................................19 Ilustración 3. SIMBOLOGÍA DE DIBUJO TÉCNICO..................................................................20
ÍNDICE DE TABLAS
GLOSARIO CONCEPTO
Acero
DEFINICIÓN REFERENCIAS Aleación de hierro con pequeñas cantidades de carbono (alrededor Recuperado de: de 0,05% hasta menos de un 2%) y que adquiere con el temple gran Mundo Dinero dureza y elasticidad. Recuperado de: https://es.wikipedia.org/wiki/Acer o
Cálculos
Es la acción de calcular y aunque por lo general se lo relaciona con Recuperado de: operaciones de tipo matemático y científico, el término también puede ser utilizado para muchas Zeit Especialistas otras acepciones en las cuales las nociones de proveer y proyectar están presentes. Recuperado de: https://www.definicionabc.com/ge neral/calculo.php
Chumacera
Pieza de metal o madera con una muesca en que descansa y gira un Recuperado de: eje de una maquinaria. Máquinas Tortilladoras Verduzco Recuperado de: https://es.wikipedia.org/wiki/Chu macera
Deformación elástica
Es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a esfuerzos Recuperado de: internos producidos por una o IMA más fuerzas aplicadas sobre el mismo o la ocurrencia de dilatación térmica. Recuperado de: https://es.slideshare.net/Rizcala/d eformacin-y-esfuerzo-47355229 Es la deformación que ocurre en un material cuando se tensa más Recuperado de: allá de su límite elástico, y el material queda con una matildesalvadortecno deformación permanente cuando Wikispaces deja de actuar la carga.
Deformación plástica
Ductilidad
Recuperado de: https://prezi.com/fk2tkwex9oxg/d eformacion-plastica-de-losmetales/
Es una superficie que posee la capacidad de modificar su Recuperado de: estructura al ejercerle una fuerza potente sobre ella, permitiendo así civilgeeks.com el cambiar de forma sin quebrantarse ni romperse, un ejemplo de estos materiales es el asfalto, objetos metálicos, entre otros. Recuperado de:
-
http://conceptodefinicion.de/ducti lidad/
Diseño
Actividad creativa que tiene por fin proyectar objetos que sean útiles y Recuperado de: estéticos, como proceso previo en di-conexiones.com la búsqueda de una solución o conjunto de las mismas o la solución mediante las alternativas del esbozos, dibujos, bocetos o esquemas trazados en cualquiera de los soportes, durante o posteriores a un proceso de observación de alternativas o investigación. Recuperado de: https://es.slideshare.net/yhuli3/di seo-e-innovacion
Elementos máquina
Todas aquellas piezas o elementos de más sencillos que correctamente Recuperado de: ensamblados constituyen una máquina completa y en AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL funcionamiento. KASMAR - Maquinaria y electronica para Recuperado de: https://es.wikipedia.org/wiki/Elem entos_de_máquinas
Electrodo 7018
El electrodo 7018, cuentan con un revestimiento externo diseñado Recuperado de: para facilitar el proceso de soldadura y hacerlo más suave Stargas Recuperado de: http://www.ehowenespanol.com/c aracteristicas-del-electrodosoldadura-7018-lista_502353/
Electrodo 2212
Electrodo con composición balanceada para dar mejor Recuperado de: resistencia al agrietamiento especialmente en la unión de Hijos de CV Otero, SL aceros inoxidables con aceros al carbono. Esta formulación a su vez produce un depósito adecuado para aplicaciones con alta temperatura hasta 1000°C aún en ambiente corrosivos. Recuperado de: http://www.westarco.com/westarc o/sp/products/westrode/upload/w estrode2212.pdf
Limite elástico
Es la tensión máxima que Recuperado de: un material elastoplástico puede soportar sin sufrir deformaciones Emaze permanentes. Si se aplican tensiones superiores a este límite, el material experimenta un comportamiento plástico con deformaciones permanentes y no recupera espontáneamente su forma original al retirar las cargas. Recuperado de: http://resistenciadematerialesiups m.blogspot.com.co
Modulo elástico
Es una constante elástica que, al igual que el límite elástico, puede Recuperado de: encontrarse empíricamente mediante ensayo de tracción del Elasticidad - Wikispaces material. Recuperado de: https://elasticidad.wikispaces.com /Modulo+de+Young
Mecánica
Parte de la física que estudia el movimiento y el equilibrio de los Recuperado de: cuerpos, así como de las fuerzas que los producen. pinterest.com Recuperado de: https://es.wikipedia.org/wiki/Mec ánica_newtoniana
Metalurgia
Se encarga de tratar los Recuperado de: elementos metálicos y no metálicos contenidos en Pinterest los minerales mediante procesos físicos y químicos, para destinarlos finalmente a la producción de aleaciones utilizando éstos elementos. Recuperado de: https://es.wikipedia.org/wiki/Inge niería_metalúrgica
Porcentaje elongación
El porcentaje de elongación es la de diferencia entre la longitud final y Recuperado de: la longitud original, dividida entre la longitud original y convertida a descom.jmc.utfsm.cl porcentaje. Ejemplo: Porcentaje de elongación= (Lf-L0/L0) ×100%. Recuperado de: http://myslide.es/documents/porc entaje-de-elongacion.html
Plasticidad
Propiedad que tiene un material de ser moldeado o trabajado para Recuperado de:
cambiarlo de forma. Recuperado de: https://es.wikipedia.org/wiki/Plasti cidad
Resistencia tensión
Rodamientos
a
alexgarbi93.wordpress.com
Es la tensión máxima que un material puede soportar Recuperado de: materiales de Recuperado de: blogger la https://es.wikipedia.org/wiki/Tensi ón_de_rotura
ingenieria
Es el cojinete que minimiza la fricción que se produce entre el eje Recuperado de: y las piezas que están conectadas a él. Esta pieza está formada por un Del Bo Rodamientos Rio Cuarto par de cilindros concéntricos, separados por una corona de rodillos o bolas que giran de manera libre. Recuperado de: http://definicion.de/rodamiento/
-
Soldadura
es un proceso de fijación en donde se realiza la unión de dos o más Recuperado de: piezas de un material, (generalmente metales o termoplá youtube.com sticos), usualmente logrado a través de la coalescencia (fusión), en la cual las piezas son soldadas fundiendo, se puede agregar un material de aporte (metal o plástico), que, al fundirse, forma un charco de material fundido entre las piezas a soldar (el baño de soldadura) y, al enfriarse, se convierte en una unión fija a la que se le denomina cordón. Recuperado de: https://es.wikipedia.org/wiki/Sold adura
Tratamiento térmico
Es el conjunto de operaciones de calentamiento y enfriamiento, bajo Recuperado de: condiciones controladas de temperatura, tiempo de Aislamientos Y Refractarios permanencia, velocidad, presión, de los metales o las aleaciones en
estado sólido, con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Recuperado de: https://santiagogavilanests8.wordp ress.com/2014/12/10/tipos-dehierro-y-tratamientos-termicos/ Trabajo
Es toda aquella actividad ya sea de origen manual o intelectual que se Recuperado de: realiza a cambio de una compensación económica por las Tomas Bradanovic labores concretadas. Recuperado de: https://definicion.mx/trabajo/
Taladro
Tornillo
Herramienta que sirve para hacer agujeros en materiales duros Recuperado de: mediante una broca y/o fresas. pinterest.com Recuperado de: http://www.revistatope.com/191_ art_SECO_TOOLS_Fresadoras.html
Es un dispositivo que se utiliza para la sujeción de un objeto. Recuperado de: Recuperado de: https://es.wikipedia.org/wiki/Torni llo
Pressvit
SIMBOLOGÍA Ø Diámetro: El diámetro es el segmento de recta que pasa por el centro y une dos puntos opuestos de una circunferencia. Radio: Un radio es un segmento entre el centro de una circunferencia y cualquier punto de la circunferencia. Ilustración 1. Simbología de la soldadura
Tomada de: https://image.slidesharecdn.com/simbolosensoldadura-141119164442conversion-gate02/95/simbolos-en-soldadura-10-638.jpg?cb=1416415524 Ilustración 2. SIMBOLOGÍA DE SOLDADURA
Tomada de: https://es.slideshare.net/elvisjhoanherreramelchor/simbolos-en-soldadura
Ilustración 3. SIMBOLOGÍA DE DIBUJO TÉCNICO
Tomada de: http://www.monografias.com/trabajos75/metrologia-avanzadagdt/metrologia-avanzada-gdt2.shtml
INTRODUCCIÓN
Este documento contiene elementos para llevar acabo el diseño y la construcción de una Roladoras de tubería y acero para el área metalmecánica. Esta máquina se desarrollará para mejorar la producción de empresas que estén en el área de la metalmecánica como por ejemplo las siderúrgicas, ferretería, cerrajería, empresas de soldadura estructural entre otras. Como todos sabemos que la industria metalmecánica en el mundo está en continuo desarrollo, a diario se da la creación y el mejoramiento de las maquinas herramientas que se utilizan en una gran variedad de proceso de manufactura de metales. Los tecnólogos egresados de la carrera diseño de elementos mecánicos para su fabricación con máquinas herramientas CNC del Sena Centro Tecnológico de la Manufactura Avanzada, deben contar con los conocimientos necesarios para realizar el diseño y la construcción de diferentes máquinas que se utilizan en la industria metalmecánica de Colombia y el mundo. Un profesional de este tipo debe estar en la capacidad de construir máquinas funcionales que permitan manufacturar productos de buena calidad; específicamente, debe ser capaz de diseñar y construir una máquina Roladora de tubería que permita realizar curvas entre 0º y 360º, ofrezca confiabilidad en el proceso y tenga un mantenimiento sencillo. Para el diseño de la máquina se realizará un sondeo de las diferentes dobladoras existentes en el mercado y se procederá a esbozar una máquina Roladora de tubería y platinas con base a la cual se calcularán los esfuerzos mecánicos necesarios para doblar tubería y platinas estructurales. Tomando los bocetos iniciales, se procedió a hacer el cálculo, diseño y fabricación de la máquina. Durante todo el proceso se realizaron ajustes a la máquina, para finalmente obtener una máquina Roladora de tubería y platina que realiza curvas entre 0º y 360º de buena calidad.
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En el servicio nacional de aprendizaje SENA de Medellín complejo norte Centro de la Tecnología de la Manufactura Avanzada, los proponentes del proyecto la Roladora de tubos y platinas han detectado deterioros en la silletería y en algunas de las mesas de trabajo, por causa del uso y del abuso por parte de la comunidad educativa y por la falta de un adecuado plan de mantenimiento.
Por tanto, se evidencia la necesidad de diseñar y fabricar dicha maquina con el objetivo de su implementación en el mantenimiento locativo del CTMA, con la ayuda de algunos aprendices del programa de soldadura que apoyarán uniendo las piezas que se reemplazarán por medio del proceso de soldadura, sea por arco revestido soldadura eléctrica o MIG proceso de soldadura por arco bajo gas protector con electrodo consumible.
Estadísticamente hablando en el CTMA por periodos anuales, se tiene una pérdida de 200 sillas en el CTMA por fallas tales como: 1) Reviente de la soldadura. 2) Llevar al límite su deformación elástica. 3) Sobre pasar exceso de carga.
Dichas sillas no pasan por una inspección para verificar si son recuperables, solo se envían a chatarrizar. Inicialmente la propuesta irá al coordinador con el fin de realizar el diagnostico tanto de las sillas como de las mesas y seleccionar cuales se pueden recuperar y por medio de dicho proyecto brindar las soluciones correspondientes para la recuperación de estos elementos de trabajo.
1.1 HIPÓTESIS - ¿Los autores de este proyecto estarán en capacidad de diseñar y fabricar una máquina Roladoras de tubos y platinas a partir de los conocimientos adquiridos en el proceso formativo?
1.2 JUSTIFICACIÓN Considerando el deterioro en el que se encuentran algunos enseres como sillas y mesas del CTMA del SENA complejo norte de la ciudad de Medellín y con ello, el impacto que esta situación ha tenido en la comunidad educativa de dicho centro, entre ellos, los estudiantes que no disponen de un lugar donde sentarse y realizar así actividades académicas cotidianas; que retiren sillas de otras aulas de clase dejando incompletos los ambientes de aprendizaje sin los recursos necesarios para entregar la formación; además de la posibilidad de accidentes que amenazan la integridad física de los estudiantes y la tardanza que se evidencia en la adquisición de este tipo de bienes y enseres. En ese orden de ideas, y después de que los autores de este proyecto permanecieran en la institución aprobando los objetivos de formación propuestos en la tecnología Diseño de elementos mecánicos para su fabricación con máquinas y herramientas CNC, el siguiente trabajo se enfoca en investigar y analizar la necesidad de adaptar y mejorar una maquina Roladoras de tubos y platina en donde los elementos de la maquina se encuentran controlados manualmente, que permite aportar al mejoramiento del deterioro de sillas y mesas del CTMA. La investigación y elaboración de dicha máquina fue priorizada por la rentabilidad que presenta, al ser un producto necesario para el área de la chapistería y metalistería; en otro sentido, la propuesta será atractiva para el CTMA quienes podrían acogerla como una herramienta de trabajo en el área de soldadura aportando a la solución del mantenimiento de sillas y mesas de dicha cadena. Desde esta perspectiva, se prevé que el centro ahorrará costos y se aportaría a la sostenibilidad del medio ambiente al procurar por la reutilización
de sillas y mesas averiadas, eliminando así procesos de chatarrización que son altamente contaminantes. La máquina Roladora cuenta con los criterios de diseño y fabricación contemplados en las áreas de formación vistas en el programa Diseño de elementos mecánicos para su fabricación con máquinas y herramientas CNC. Estará en la capacidad de rolar tubos y platinas para cumplir con funciones de mantenimiento locativo del CTMA y las aplicaciones de esfuerzo, deformación y elasticidad de la máquina que no excedan los límites mecánicos del material utilizado.
1.3 ALCANCES Se presenta el diseño y fabricación de una máquina que incluye aspectos relacionados con los elementos de máquina, su funcionamiento, física de los materiales, análisis de esfuerzos y deformación de los materiales. Así se establecerán los criterios básicos del diseño mecánico, la selección de componentes auxiliares, el estudio de factores de seguridad y otros mecanismos que permitan la fabricación de la estructura. Se desarrollarán listas de materiales como insumo para que los interesados puedan dimensionar la probabilidad de desarrollar dicha máquina. Documentación del proyecto formativo…. Sustentación del proyecto formativo con presentación en power point….
LIMITACIONES
La máquina Roladoras de tubo y platina, solo trabaja con tubos de X… calibre y con platinas de y calibre, la longitud de estos materiales será a preferencia de cada operados y también dependerá el trabajo a realizarse en ella. Chumaceras… Procesos soldadura…
2. OBJETIVOS
2.1 GENERAL Diseñar y Fabricar una máquina Roladora de platina y tubería.
2.2 ESPECÍFICOS
Diseñar y fabricar el proyecto de la maquina en el tiempo estipulado por el instructor. Utilizar todos los conocimientos adquiridos en la formación para fabricar la Roladora. Determinar los distintos factores que limitan a la maquina roladora.
3. DISEÑO CONCEPTUAL
3.1 CONOCIENDO LA MÁQUINA Historia El trabajo en metal se ha venido desarrollando desde épocas primitivas y con instrumentos cada vez más complejos, sin embargo, recién en las últimas décadas del siglo XX y gracias a las nuevas tecnologías que emplean equipos computarizados de alta precisión, la gama de prestaciones en el tratamiento de chapas o láminas metálicas se ha ampliado considerablemente. Todas las operaciones con chapas se realizan en frío, una de estas operaciones es el plegado o doblado, que implica la deformación de una chapa para que adopte un ángulo con respecto a un eje que, en la mayoría de los casos, es recto, la deformación en línea recta se realiza con máquinas llamadas plegadoras de chapas. La versatilidad de estas máquinas plegadoras (o prensas) varía ampliamente en función del tamaño de la chapa a trabajar, pero algunas llegan a procesar materiales de hasta 20 mm de espesor, ciertas plegadoras industriales pueden medir hasta 18-20 metros de largo, lo que permite acomodar un gran número de matrices para realizar distintos plegados en forma consecutiva. Derecho de Autor: maquinas-roladoras
http://www.thefabricator.com/spanish/un-resumen-sobre-las-
Ilustración #2. Roladoras 1.
Tomada de: http://mp2gp05.blogspot.com.co
Tipos de roladora Ilustración #3. Roladora de doble Apriete: Rodillo de placa con doble apriete de tres rodillos.
Tomada de: http://www.academia.edu/7482253/TIPOS_DE_ROLADO
Ilustración # 4. Roladora De Apriete Sencillo: Rodillo de placa con apriete sencillo de tres rodillos.
Tomada de: http://www.academia.edu/7482253/TIPOS_DE_ROLADO
Ilustración #5. Roladora de Geometría Variable: Rodillo de placa con tres rodillos de geometría variable.
Tomada de: http://www.academia.edu/7482253/TIPOS_DE_ROLADO
Ilustración # 6. Roladora En forma de pirámide: Rodillo de placa estilo pirámide con tres rodillos.
Tomada de: http://www.academia.edu/7482253/TIPOS_DE_ROLADO Ilustración # 7. Roladora de 2 rodillos.
Tomada de: http://www.academia.edu/7482253/TIPOS_DE_ROLADO
3.2 ANÁLISIS TECNOLOGÍCO DEL PRODUCTO El análisis tecnológico consiste en realizar un examen crítico y minucioso de cada una de las partes de un todo. En tecnología, por lo tanto, se aplica este método cuando al investigar o al trabajar con cualquier objeto, sistema o situación. El análisis tecnológico permite
Analizar objetos y sistemas técnicos para comprender su funcionamiento, la mejor forma de usarlos y controlarlos y las razones que han intervenido en las decisiones tomadas en su diseño y construcción.
Identificar y analizar las necesidades prácticas de problemas susceptibles de ser satisfechos o resueltos mediante actividades técnicas.
Especificar los rasgos de la posible solución del problema, teniendo en cuenta sus aspectos técnicos, económicos, estéticos, sociales, entre otros.
Orientar las actividades bajo un enfoque tecnológico y no desde otra área.
3.2.1 ANALISIS HISTORICO
ANALISIS HISTORICO.pdf
3.2.2 ANÁLISIS GLOBAL Ilustración #8. Análisis global de la máquina.
Tomada por aprendices SENA. Nombre Del producto. Roladora De tuberías y platinas Función. La función principal de nuestra roladora es darle forma curva o más bien tubular tuberías o platinas, Se puede usar en talleres de metalistería para fabricar ventanas y otras cosas En el centro de la manufactura avanzada se podría usar para el mantenimiento de sillas en mal estado para los aprendices también se podría usar en el área de soldaduras Otros elementos que realizan esas funciones serian otro tipo de Roladoras tales como la roladora para perfiles roladora de 4 rodillos la roladora tipo zapato tish 3.2.3 ANÁLISIS ANATÓMICO O MORFOLÓGICO
PLANOS DE ROLADORA ..\Carpeta 2D\Planos Roladora\ARANDELA.pdf ..\Carpeta 2D\Planos Roladora\BISAGRA.pdf ..\Carpeta 2D\Planos Roladora\CHUMACERA DE PARED.pdf ..\Carpeta 2D\Planos Roladora\EJE.pdf ..\Carpeta 2D\Planos Roladora\EJE DE CHUMACERA DE PEDESTAL.pdf ..\Carpeta 2D\Planos Roladora\MANUBRIO DE DE TIMON.pdf ..\Carpeta 2D\Planos Roladora\PASADOR.pdf ..\Carpeta 2D\Planos Roladora\PLATINA GUIA.pdf ..\Carpeta 2D\Planos Roladora\PLATINA PARA EL GATO.pdf ..\Carpeta 2D\Planos Roladora\PLATINAS LATERALES.pdf ..\Carpeta 2D\Planos Roladora\RODILLO #2.pdf ..\Carpeta 2D\Planos Roladora\Rodillo Chumacera de Pedestal.pdf ..\Carpeta 2D\Planos Roladora\TIMON.pdf ..\Carpeta 2D\Planos Roladora\VIGA EN H PRINCIPAL.pdf ..\Carpeta 2D\Planos Roladora\VIGA EN H SOPORTE.pdf ..\Carpeta 2D\Planos Roladora\EXPLOSIONADO.pdf Elaborados por aprendices SENA.
PLANOS DE GATO HIDRAULICO
..\Carpeta 2D\Planos de Gato Hidraulico\BASE.pdf ..\Carpeta 2D\Planos de Gato Hidraulico\BUJE.pdf ..\Carpeta 2D\Planos de Gato Hidraulico\BUJE 2.pdf ..\Carpeta 2D\Planos de Gato Hidraulico\CARCAZA.pdf ..\Carpeta 2D\Planos de Gato Hidraulico\ENCAJE.pdf ..\Carpeta 2D\Planos de Gato Hidraulico\GANCHO.pdf ..\Carpeta 2D\Planos de Gato Hidraulico\PALANCA.pdf ..\Carpeta 2D\Planos de Gato Hidraulico\PIEZA X.pdf ..\Carpeta 2D\Planos de Gato Hidraulico\PIEZA Y.pdf ..\Carpeta 2D\Planos de Gato Hidraulico\SOPORTE.pdf ..\Carpeta 2D\Planos de Gato Hidraulico\TAPA.pdf ..\Carpeta 2D\Planos de Gato Hidraulico\TORNILLO DE EJE.pdf ..\Carpeta 2D\Planos de Gato Hidráulico\EXPLOSIONADO.pdf Elaborados por aprendices SENA.
3.2.4 ANÁLISIS TÉCNICO Tabla # 3. Análisis técnico de la máquina. Material
Propiedades
Procesos
de Proceso
de
unión Acero AISI 4140 Es un acero medio carbono aleado con cromo y molibdeno de alta templabilidad y buena resistencia a la fatiga, abrasión e impacto. Este acero puede ser nitrurado para darle mayor resistencia a la abrasión, es susceptible al endurecimiento por tratamiento térmico. Fundición gris
fabricación
Dureza 275 - 320 HB (29 – 34 Ensamble HRc) Esfuerzo a la fluencia: 690 MPa (100 KSI) Esfuerzo máximo: 900 - 1050 MPa (130 - 152 KSI) Elongación mínima 12% y reducción de área mínima 50%.
Fundición
Ensamble
Fundición
Aspecto: La superficie exterior en la fundición es de color gris.
El hierro fundido, hierro colado, más conocido como fundición gris, es un tipo de aleación cuyo tipo más común es el conocido Peso específico: Fundición como hierro fundido gris. gris = 7 a 7.2. El hierro gris es uno de los materiales ferrosos más empleados y su nombre se debe a la apariencia de su superficie al romperse. Esta aleación ferrosa contiene en general más de 2% de carbono y más de 1% de silicio, además de manganeso, fósforo y azufre.
Temperatura de fusión: Varía con la composición promediando: Fundición gris 1200° C. Contracción: En las fundiciones grises, en las cuales en el momento de la solidificación se segregan las laminillas de grafito (de peso específico - 2) con aumento de volumen de la masa, la contracción final resulta menor (10 por 1000); la contracción varia también según los obstáculos mayores
o menores que encuentra la colada en el molde. Resistencia a la tracción: La fundición gris tiene una carga de rotura a la tracción, de cerca de 15 Kg/mm2, llega a los 30, 40 y 45 Kg/ mm2. La resistencia a la comprensión es mayor, y para las fundiciones grises normales resulta cerca de tres veces la de la tracción: por eso, es aconsejable someter las piezas de fundición a esfuerzos de compresión, más bien que a los de tracción.
Resistencia al choque: Las fundiciones grises, resisten no muy bien al choque y son frágiles porque no sufren deformaciones plásticas.
Dureza: La fundición gris tiene una dureza de 140 a 250 Brinell, se puede mecanizar fácilmente, porque la viruta se desprende mejor y por la presencia de grafito liberado, que lubrica el paso de la viruta sobre el corte
Elaborada por aprendices SENA.
3.2.5 ANÁLISIS FUNCIONAL
Tabla #4. Análisis funcional de la máquina. DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO DONDE ESTÁ UBICADA Y SU FUNCIÓN DENTRO DEL ENSAMBLE Arandela Esta se encuentra ubicada en la tornillería de la roladora su función en el ensamble es soportar carga de apriete Bisagra Es un herraje articulado Esta se encuentra ubicada en el sistema se giró de la roladora su función en el ensamble esa posibilitar el alzamiento del gato Chumacera Una chumacera es un rodamiento montado que se utiliza para dar apoyo a un eje de rotación. Está ubicada en el mecanismo de ejes su principal función es dar un apoyo a los ejes
Eje Un eje es un elemento constructivo destinado a guiar el movimiento de rotación su función en el ensamble además de girar es la pieza principal para rolar Manivela Es un elemento de un mecanismo de transmisión del movimiento que consiste en una barra fijada por un extremo y accionada por la otra con un movimiento de rotación. Esta se encuentra ubicada en los ejes rotativos realiza el movimiento rotativo al mecanismo de los ejes Platina para el gato Sirve para guiar el gato Esta ubicada de bajo de la viga en h la cual se ensambla con el gato para así levantar dicha viga
Platina sirve para guiar las platinas centrales están alojan las chumaceras de pared En el ensamble se encuentran soldadas en la viga en h principal
Platina principales Para platinas principales son la que tienen la función de darle más altura a la roladora a la hora de rolar materiales con espesores mayor Estas van ensamblada con la platina guía con ayuda de tornillos Rodillo guía Función principal guiar los materiales a rolar principal mente tuberías En el ensamble está alojado en los 3 ejes
Viga en H principal Funcionamiento es el soporte o la base donde la que le dará estabilidad a la roladora En el ensamble esta es la base principal esta va contra el piso
Viga giratoria Esta se encuentra en la parte de arriba va ensamblada con el gato hidráulico para darle la altura deseada para poder rolar
Gato Hidráulico Este le da altura y inclinación a la roladora para rolar piezas Este se encuentra ensamblado a un lado de la Roladoras para poder darle altura e inclinación Elaborada por aprendices SENA.
3.2.6 ANÁLISIS SOCIAL
Afectación positivamente: El acero es el material más reciclado en el mundo, y esto ha venido sucediendo desde mucho antes de que existiera la actual conciencia ecológica. El proceso de fabricación del acero requiere grandes cantidades de chatarra y que los hornos eléctricos trabajan casi por completo con chatarra. Todos los envases de hojalata acaban reciclándose: convirtiéndose en parte de un vehículo, de una lavadora, de un barco, de una viga o de otra lata. La siderurgia es una industria esencialmente recicladora. El acero tiene un proceso de reciclado altamente sostenible ya que se esté reciclando cada año casi un cuarto de millón de toneladas de envases de acero domésticos supone una reducción drástica del impacto medioambiental y contribuye, dentro del inmenso parque reciclador que constituye la siderurgia, a la preservación de los recursos naturales para las generaciones futuras. Es muy importante tener también en cuenta que cada envase de acero que se recicla evita emisiones de CO2 equivalentes a 1,5 veces su propio peso. Cuanto más acero se recicla menores son las emisiones. Afectación negativa1: aguas servidas y emisiones atmosféricas. Si no es manejada adecuadamente, puede causar mucha degradación de la tierra, del agua y del aire, se debe investigar la facilidad con que se puede lixiviar estos desechos; los depósitos de desperdicios sólidos deben ser forrados y monitoreados continuamente, a fin de prevenir la contaminación de las aguas freáticas.
3.2.7 ANÁLISIS ESTRUCTURAL 1
Ilustración # 10. Análisis estructural de la máquina.
ROLADORA DE PLATINAS Y TUBERIAS
Elaborada por aprendices SENA.
3.2.8 ANÁLISIS COMPARATIVO
Las comparaciones de la maquina se puede hacer con muchas maquinas Roladoras, pero en este caso se compara con la siguiente maquina Roladoras a continuación se anexa la imagen. Ilustración #11. Análisis comparativo de la máquina.
Tomada De: https://www.youtube.com/watch?v=00fiTF7AhsQ Ventajas
Costos de fabricación son menores con la máquina de la fotografía. Su tamaño lo hace muy útil para lugares pequeños, la roladora de la foto no cuentan con esto. Sus función y operación es menos complicada que la de la máquina que observada en la foto. El mantenimiento es más fácil de realizar.
Desventaja
Limitaciones en la capacidad de rolar de acuerdo al tamaño y espesor del material. Su vida útil es más corta. Su tamaño pequeño le da menos estabilidad hay que realizarle mesa para darle altura. Su mantenimiento se realiza más veces que el de la maquina observaba en la máquina.
3.2.9 CAJA NEGRA
Que Entra
Que Sale Giro de ejes por la fuerza aplicada Entra una fuerza humana Material rolado o Curvado Material en bruto Recto Levantamiento de gato para el Cambiode derolado altura sistema Aumentar la capacidad de Rolado
3.3 P.D.S
DESCRIPCION DE LOS COMPONENTES DE LA MÁQUINA
ESPECIFICACIONES TECNICAS
UNIDAD DE MEDIDA BASE LONGITUD: ANCHO : ALTURA : ESPESOR :
720 210 120 11.11
mm mm mm mm
COMPONENTE
CTDAD
DESCRIPCION
1
1
VIGA EN H
2
1
VIGA EN H FIJA
3
1
EJE MATERIAL 4140
4
7
5
17
TORNILLOS METRICOS, CON CABEZA CILINDRICA HUECO HEXAGONAL M16X50 TUERCAS HEXAGONALES METRICAS M16X2
6
17
ARANDELA
7
16
8
1
TORNILLOS METRICOS CON CABEZA CILINDRICA HUECO HEXAGONAL M16X60 MANIVELA
9
1
BISAGRA
10
1
PASADOR
11
1
GATO HIDRAULICO
12
1
13
1
TORNILLOS METRICOS CON CABEZA CILINDRICA HUECO HEXAGONAL M20X60 TUERCA HEXAGONAL M20
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4
CHUMACERA DE 1 1/2”
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3
GUIAS PARA EL ROLADO
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1
BOLANTE
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1
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2
TORNILLOS METRICOS CON CABEZA CILINDRICA HUECO HEXAGONAL M6X8 TORNILLOS METRICOS CON CABEZA CILINDRICA HUECO HEXAGONAL M8X20
ATRIBUTOS PERCEPTIVOS COLOR OLOR TEXTURA DENSIDAD PESO LUMINOSIDAD
Azul perlado Pintura Rugosa en la estructura y en sus ejes es lisa Se caracteriza por ser pesado echo en acero estructural 90klg No posee luminosidad
ATRIBUTOS COMPOSITIVOS Ubicación: LUGAR: Talleres de mecánica metalistería DONDEPUEDE ESTAR: Puede estar anclado cobre una mesa FORMA: Rectangular TRANSPORTE: Se enviará en un carro de encomiendas amarrado para que la vibración no lo mueva de un lado a otro. EMBALAJE: Plástico celofán por todo el rededor. EMPAQUE: Guacal de madera completamente cerrado con espuma en su interior y amarrar con suncho metálico. PDS DESEMPEÑO: QUE TIPOS DE MOVIMIENTOS DEBE DE HACER EL PRODUCTO: Movimiento rotacional.
QUE FUERZAS DEBE EJERCER EL PRODUCTO: Fuerza que realiza una oposición al desplazamiento de una superficie sobre otra, o la opuesta al comienzo de un movimiento (fricción). http://definicion.de/friccion/
REQUERIMIENTOS DE ILUMINACION:
http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/Iluminacion%20en%20el %20puesto%20de%20trabajo.pdf
CUÁLES SON LOS REQUERIMIENTOS DE SEGURIDAD PARA EL ALMACENAMIENTO DEL PRODUCTO: Almacenar con seguridad es garantizar la seguridad propia y la de nuestros compañeros de trabajo. La buena iluminación y la ventilación, el orden y la limpieza, los pasillos despejados y libres de obstáculos, el respeto a las normas de circulación interna, el correcto manejo de cargas, el uso de medios de protección adecuados, y las conductas prudentes, contribuyen a la buena seguridad del almacenamiento de los productos. https://es.scribd.com/doc/4616478/NORMAS-BASICAS-DE-SEGURIDAD-EN-UN-ALMACEN
CUÁLES SON LOS REQUERIMIENTOS DE ESPACIO PARA TRABAJAR (ALCANCE, POSICIÓN): Trabajo de pie:
Espacio para el pie mínimo de 15 cm de profundidad y altura. Espacio libre en la parte posterior 90 cm
Herramientas: El tamaño, forma, y peso del material de las superficies de las herramientas deben permitir un buen agarre y una fácil utilización. La herramienta no debe exigir la aplicación de una fuerza excesiva. los niveles de vibración y ruido deben ser lo más bajo posible. https://w3.ual.es/GruposInv/Prevencion/evaluacion/procedimiento/A-Espacio%20de %20trabajo.pdf
CUÁLES SON LOS REQUERIMIENTOS DE SEÑALIZACIÓN EN SEGURIDAD EN EL EQUIPO:
Este símbolo indica un peligro de aplastamiento de la mano con una herramienta de una prensa plegadora.
http://www.seton.es/paneles-autoadhesivos-nf-iso-7010aplastamiento-mano-prensa-plegadora.html#ISO A T3 W030 DE DONDE PROVIENE LA ENERGÍA NECESARIA PARA HACER FUNCIONAR EL PRODUCTO:
Acción muscular: Fuerza ejercida por el sistema locomotor de un organismo los músculos permiten activarse al movimiento. https://es.slideshare.net/Nialljabiera/tipos-de-fuerzas-26716179?next_slideshow=1
3.4 Q.F. D QFD ROLADORA.xls
3.5 CONCEPTO DE DISEÑO Y FORMA Eje: Otras formas que puede tener los ejes serian chavetera engranajes y otras formas Viga En H: Puedo tener formas de c y obtener viga varias estructuras Timón: El timón puede obtenerla forma de rueda círculos entre otras Platinas guías y centrales: Puede obtener forma de cuadrados, rectángulos cubos Rodillos: Los rodillos pueden obtener forma de una pequeña pelota se le puede dar forma de esfera Viga soporte: puede tener forma de puente de araña de pared
4. DISEÑO DE DETALLE 4.1 CÁLCULOS
CALCULOS DE TORQUE Y FUERZA DE LA MAQUINA Determinando fuerza máxima y par máximo de la roladora 10ton x
1000 kg =10.000 kg 1 ton
1kg ¿ 9.8 N
10.000kg ¿
9.8 N =¿ 1 kg
fuerza en newton 98.000N
Torque ¿ f x d d= 25cm x
1m =0.25 m 100 cm
T= f x d =98.000N x 0.25m = 24.500Nm T= 24.500Nm Determinar área máxima para el espesor del tubo F=Ax θ F= fuerza A= área θ=fuerza de fluencia 6
θ=250 x 10 F= 98.000N
Pa =
N m2
A=
F 98.000 N = θ 1 250 x 106 N m2
A= 3.92 x 10−4
N m2 N
A= 0,000392 m 2
e−¿2 D2i D¿ A= ¿ π ¿ 4
e−¿ 2 D2I 4a = D¿ π
4a π 2 D I =D ¿ 2
e−¿
√
i= D
e−¿2
4A π
D¿
Hacemos la conversión m 1000 m¿ ¿ ¿2 ¿ A= 0,000392 m 1¿ ¿ ¿ m2 × ¿ A= 392m m 2
m 25.4 ¿ ¿ ¿2 ¿ DI =√ ¿ i=¿ 12 mm D¿ Calculo de ∅ interior D e−¿ D
i
2
=
25.4−12 =6.7 mm 2 e=¿
La máquina está diseñada para doblar tubería de espesor de ¼” de pulgada, pero por recomendación y por factor de seguridad se recomienda hacerlo con un tubo de espesor de 3/16”.
4.2 ANÁLISIS CAE Análisis al eje 1045: análisis cae y fichas técnicas\eje material 1045.html Análisis acero inoxidable 440: análisis cae y fichas técnicas\cae platina acero inoxidable.html Ficha técnica: análisis cae y fichas técnicas\ficha técnica acero 1045.pdf análisis cae y fichas técnicas\ficha técnica del acero inoxidable 440.pdf tomado de: http://www.thyssenkrupp.cl/inicio.html 4.3 CAM ..\ordenes de trabajo,rutas de trabajo, programas\ordenes de trabajo.pdf ..\ordenes de trabajo,rutas de trabajo, programas\ruta de trabajo torno.pdf ..\ordenes de trabajo,rutas de trabajo, programas\ruta-de-trabajo-fresadora.pdf
..\ordenes de trabajo,rutas de trabajo, programas\tmecanizado de guias.nc ..\ordenes de trabajo,rutas de trabajo, programas\tplaca perforada.nc ..\ordenes de trabajo,rutas de trabajo, programas\tplaca perforada.txt
4.4 DISEÑO PARA LA EXCELENCIA O REDISEÑO Presentación de propuestas de rediseño teniendo en cuenta: 4.4.1. Diseño para el ensamblaje (DFA): El Diseño para el Ensamblaje o Design for Assembly se centra en simplificar el proceso de ensamblaje, con lo que se reduce el ciclo de fabricación y se mejora la calidad del producto. Esta temática se puede aplicar en el rediseño del producto para evaluar sistemáticamente los componentes y ensambles de forma que se facilite el ensamble y fabricación de la parte de la maquina Ejemplo: Se le aplica a una máquina que el ensamble resulte muy difícil o tenga partes que la mano humana no llegue hay se realizaría un DFA para mejorar esta parte de la maquina 4.4.2. Diseño para la fabricación (DFM): El diseño para la fabricación con consiste facilitar el proceso de fabricación, simplificando el diseño del nuevo producto por medio de una reducción de los componentes que lo integran.
Se puede emplear en el rediseño para reducir el número de componentes que lo integran esta reducción facilita la fiabilidad del producto, disminuye los costes del ciclo de vida del producto, reduce el número de horas de ingeniería de diseño necesarias, reduce las compras, los inventarios y el espacio para almacenar los componentes. Ejemplo: Se le puede aplicar a la roladora para realizarle un rediseño, por ejemplo, reduciendo el número de chumaceras ejes, se podría colocar un sistema de tornillo sin fin o un sistema moto reductor para así simplificar algunas partes. 4.4.3. Diseño para las pruebas (DFT): La temática DFT desde el rediseño consiste en rediseñar un producto en el cual no tenga la capacidad de pasar pruebas antes del lanzamiento al mercado. Ejemplo: A la maquina roladora antes de lanzarla al mercado nacional o internacional tiene que realizarse diferentes pruebas estas serían un ensayo de esfuerzo de tensión esto se le realiza por medio de un software 4.4.4. Diseño para el servicio (DFS): Esta técnica, también conocida como permite tener en cuenta en el diseño de producto aquellos factores que facilitan la prestación de los servicios asociados al uso del producto. Tomándolo desde el rediseño se le puede aplicar a una máquina que determine un mantenimiento muy complicado los clientes hoy en día que el mantenimiento se rápido sin tantas complicaciones para eso hoy en día se adoptan estrategias de productos fáciles de mantener y reparar, ofreciendo a sus clientes varios años de garantía, durante los cuales todas las reparaciones y tareas de mantenimiento corren por cuenta del fabricante. 4.4.5. Diseño para la internacionalización (DFI): En el rediseño consiste en adaptar un producto que se vaya a comerciar en otros países este se debe adaptar a la norma de cada país por ejemplo puede ser el de la Roladora que se fabricó en Colombia a esta se haría un rediseño aplicando el DFI para así poderla ofrecerla en el exterior 4.4.6. Diseño para el medio ambiente (DFE): Esta temática consiste en integrar factores en el proceso de diseño de nuevos productos. En concreto, los factores ambientales, que han de tenerse en cuenta a la hora de proceder al diseño de un nuevo producto.
Ejemplo: Puede ser de una máquina que tenga altos índices de contaminación ya sea en el material que se fabricó o el proceso que esta realiza a la hora de trabajar, el consumo de energía que este realiza y la contaminación que realiza al terminar la vida útil Si estos factores son demasiados altos entraríamos en un rediseño aplicándole el DFE para mejorarla y así no tener un alto impacto ambiental. 4.4.1. Diseño para facilitar las operaciones (DFO): Esta técnica trata de tener en cuenta desde las primeras etapas del proceso de diseño las necesidades de los operadores y usuarios del producto. Así, si el producto tiene un coste elevado, los potenciales usuarios del mismo perderán interés en dicho producto. Del mismo modo, si el producto es difícil de utilizar o dicha utilización entraña algún peligro, el producto perderá su valor para el usuario. Este concepto se puede utilizar en el rediseño de nuestra Roladoras solo si su funcionamiento es muy complicado o si su costo es muy elevado si pasaría esta cuestión tendríamos que adaptarnos a las necesidades del cliente reducir los costos de fabricación entre otras cosas Por ello, para evitar estas situaciones, el producto debe tener un coste de operación razonable y un adecuado valor añadido. Para ayudar a conseguir estos objetivos el Diseño para facilitar las Operaciones o Design for Operability se vale de otras técnicas de diseño, entre las que cabe destacar el Despliegue de la Función de Calidad (QFD). Esta técnica trata de tener en cuenta desde las primeras etapas del proceso de diseño las necesidades de los operadores y usuarios del producto. Así, si el producto tiene un coste elevado, los potenciales usuarios del mismo perderán interés en dicho producto. Del mismo modo, si el producto es difícil de utilizar o dicha utilización entraña algún peligro, el producto perderá su valor para el usuario. Por ello, para evitar estas situaciones, el producto debe tener un coste de operación razonable y un adecuado valor añadido. Para ayudar a conseguir estos objetivos el Diseño para facilitar las Operaciones o Design for Operability se vale de otras técnicas de diseño, entre las que cabe destacar el Despliegue de la Función de Calidad (QFD).
5. COSTOS 5.1 MATERIALES
Pieza Comprada
Valor Cantidad + IVA 19% Comercial
Valor Total
Chumacera UCF 208-24 Bisagras 3/4 Gato Hidráulico de 2 toneladas Chumacera de pedestal de 1 ½
$23.000 $5.800 $42017 $17442
Eje PT 1045 RDO TOR 38.1MM 38.565 (1.1/2) LONGITUD 1000 MM Viga en H estructural 80.000
2 2 1 4
$7345 $N.A $7983 $13256
46000 11.600 50.000 83.024
1
$14655
91786
1
N.A
80.000
5.2 MANO DE OBRA Tabla relacionando el tiempo real de trabajo y su valor en el mercado colombiano Tiempo de trabajo Realizado en la Valor Del Tiempo de Trabajo en Colombia fabricación de Roladora El tiempo de trabajo fue de 2 mes Salario mínimo día= $24.590.82 Pesos Colombianos 60 días de trabajo x 1 día de trabajo 60 x 24.590.82= 1.475.499.2
5.3 COSTO TOTAL EL costo total del proyecto fue de 1.500.000
6. CONCLUSIONES
Al término del presente Seminario, se puede manifestar el logro de los objetivos planteados, puesto que se dispone de un proyecto de máquina Roladora, el cual satisface las condiciones impuestas al diseño, tanto en funcionalidad como en su capacidad de soportar las solicitaciones de carga.
Porque no solo es para tubos se le puede implementar el doblado de platinas, ángulos y procesos de ornamentación en cerrajería.
También se puede concluir la importancia del uso de software de modelación geométrica, el cual es de bastante ayuda al momento visualizar el modelo final de la pieza, mejorando la toma de decisiones al momento de diseñar componentes mecánicos.
7. RECOMENDACIONES
Una recomendación seria que el proyecto lo retomaran otros aprendices y lo automatizaran o lo evolucionaran
Que haiga más ayuda de los instructores para los aprendices del centro de la manufactura avanzada
Los aprendices que quieran fabricar maquinas funcionales como proyecto deben saber el funcionamiento de todos sus componentes buscando apoyo de los profesores y de la materia elementos de maquina
8. BIBLIOGRAFÍA
Libros Utilizados Para Investigar\A.L. CASILLAS MAQUINAS CALCULOS DE TALLER.pdf Libros Utilizados Para Investigar\Aplicaciones de matematica y calculo a situaciones reales.pdf Libros Utilizados Para Investigar\Curso-de-Torneria.pdf Libros Utilizados Para Investigar\Diseño en Ingeniería Mecánica de Shigley - 8 Edición Budynas (1).pdf Libros Utilizados Para Investigar\Ecuaciones diferenciales para ingeniería y ciencias Yunus A. Cengel www.deingenieria.com.pdf Libros Utilizados Para Investigar\Manufactura, Ingeniería y Tecnología, 5ta Edición - S. Kalpakjian, S. R. Schmid www.deingenieria.com.pdf Libros Utilizados Para Investigar\Teoría de máquina y mecanismo.pdf Libros Utilizados Para Investigar\El gran libro de Solidworks.pdf
9. ANEXOS
Libros Utilizados Para Investigar\MANUAL DE ROLADORA.pdf