Juan Vaquero Vilas, Antonio Illana Martos

Descripción y objetivos

En esta asignatura se estudian las máquinas desde una perspectiva
integral. Ello abarca los procesos de fabricación (de elementos y productos
semielaborados); el cálculo, diseño y ensayo de máquinas; y el control de
calidad en la manufactura.


Conocimientos Previos

Los objetivos descritos son muy ambiciosos. Para poder cubrirlos en el tiempo
disponible es necesario partir de una buena base, la cual se adquiere en las
asignaturas:

-  “Elasticidad y Resistencia de Materiales” (2º I.T.I. - Mecánica)
-  “Tecnología de Materiales” (2º ciclo I.I. - 1er cuatrimestre)
-  “Ing. Mecánica” y “Teoría de Mecanismos y Máq.”  (I.T.I. - Mecánica)

Se debe remarcar la necesidad de una buena formación previa en Resistencia de
Materiales, a fin de poder seguir con provecho esta asignatura.

Contenido General del Programa

Se pueden distinguir en la asignatura cuatro grandes bloques. Los
cinco primeros temas forman el primero, de carácter ilustrativo, generalista y
de síntesis. El segundo bloque trata los procesos clásicos de fabricación:
deformación y mecanizado. El diseño y cálculo de elementos mecánicos se trata
en los temas 11 a 14. Se cierra la asignatura con un bloque fundamental en la
fabricación actual: las técnicas de control de calidad y automatización.


Temas

Tema 1  Introducción a los procesos de fabricación.
Tema 2  Introducción a las máquinas y mecanismos.
Tema 3  Comportamiento mecánico de los materiales.
Tema 4  Reglas de diseño.
Tema 5  Transmisión de potencia. Rozamiento en seco.
Tema 6  Deformación plástica I. Forja y laminación.
Tema 7  Deformación plástica II. Extrusión y trefilado.
Tema 8  Deformación plástica III. Chapa.
Tema 9  Conformado por eliminación de material I. Fundamentos y análisis.
Tema 10  Conformado por eliminación de material II. Aspectos Tecnológicos.
Tema 11  Diseño por resistencia estática.
Tema 12  Diseño por resistencia a la fatiga. Diseño de árboles.
Tema 13  Otros factores de diseño.
Tema 14  Elementos de máquinas.
Tema 15  Automatización.
Tema 16  Técnicas de Control de Calidad.
Tema 17  Metrotecnia.


Programa desarrollado

Tema 1.  Introducción a los procesos de fabricación.
1.1.  Introducción.
1.2.  Procesos básicos de fabricación.
1.3.  Evolución histórica.
1.4.  Planificación y organización de la producción.

Tema 2.  Introducción a las máquinas y mecanismos.
2.1.  Definiciones.
2.2.  Curva de acoplador.
2.3.  Índices de mérito.
2.4.  Posiciones límite e interferencia.
2.5.  Aplicaciones cinemáticas de mecanismos.
2.6.  Síntesis cinemática.
2.7.  Máquinas y mecanismos reales típicos.
2.8.  Elementos de máquinas.

Tema 3.  Comportamiento mecánico de los materiales.
3.1.  Introducción.
3.2.  Caracterización de propiedades mecánicas.
3.3.  Criterios de deformación.
3.4.  Trabajo de deformación.

Tema 4.  Reglas de diseño
4.1.  El proceso de diseño.
4.2.  Consideraciones en el diseño.
4.2.1.  Consideraciones cinemáticas.
4.2.2.  Función y economía.
4.2.3.  Función y solicitación.
4.2.4.  Ergonomía.
4.3.  El diseño y la fabricación.
4.3.1.  Piezas de fundición.
4.3.2.  Piezas forjadas y estampadas.
4.3.3.  Piezas estampadas e inyectadas de material plástico.
4.3.4.  Piezas de chapa y tubos.
4.3.5.  Piezas mecanizadas.
4.3.6.  Uniones por soldadura y pegado.
4.4.  Selección de materiales.
4.5.  Diseño equilibrado y confiabilidad.

Tema 5.  Transmisión de potencia. Rozamiento en seco.
5.1.  Motores y medios de impulsión.
5.2.  Curvas de par motor y par resistente.
5.3.  Trabajo, par y movimiento en máquinas.
5.4.  Frenos y embragues de zapata.
5.5.  Transmisión por correas. Frenos de cinta.
5.6.  Volantes. Dimensionado del volante.
5.7.  Otros tipos de transmisión.

Tema 6.  Deformación plástica I. Forja y laminación.
6.1.  Introducción.
6.2.  Forja.
6.3.  Laminación.

Tema 7.  Deformación plástica II. Extrusión y trefilado.
7.1.  Extrusión.
7.2.  Trefilado. Fabricación de tubos.
7.3.  Estampado.

Tema 8.  Deformación plástica III. Chapa.
8.1.  Corte.
8.2.  Doblado.
8.3.  Estirado.
8.4.  Embutición profunda.


Tema 9.  Conformado por eliminación de material I. Fundamentos y análisis.
9.1.  Introducción.
9.2.  Conceptos básicos.
9.3.  Formación de la viruta.
9.4.  Modelos de corte.
9.5.  Herramientas de corte.

Tema 10.  Conformado por eliminación de material II. Aspectos
tecnológicos.
10.1.  Torneado.
10.2.  Fresado.
10.3.  Taladrado.
10.4.  Mandrinado.
10.5.  Máquinas rectilíneas.
10.6.  Rectificado.
10.7.  Otros procesos.

Tema 11.  Diseño por resistencia estática.
11.1.  Esfuerzos y tensiones.
11.2.  Perfiles y secciones.
11.3.  Fuerzas en uniones soldadas y atornilladas.
11.4.  Análisis de momentos no coplanares.
11.5.  Pandeo.
11.6.  Deformación.
11.7.  Resistencia y falla.
11.7.1.  Teorías de falla para materiales dúctiles.
11.7.2.  Teorías de falla para materiales frágiles.
11.8.  Valores de resistencia estática.

Tema 12.  Diseño por resistencia a la fatiga. Diseño de árboles.
12.1.  Falla por fatiga.
12.2.  Resistencia a la fatiga.
12.3.  Modificación de la resistencia a la fatiga.
12.4.  Concentración de esfuerzos.
12.5.  Márgenes y factores de seguridad. Cálculo.
12.5.1.  Tipos de variación de la tensión.
12.5.2.  Fluctuación simple de la tensión.
12.5.3.  Fluctuación conjunta de las tensiones normal y cortante.
12.6.  Diámetros del árbol. Ejemplos de cálculo.
12.7.  Morfología y diseño del árbol.

Tema 13.  Otros factores de diseño.
13.1.  Cargas térmicas. Fatiga y golpe térmico.
13.2.  Tensiones residuales.
13.3.  Pretensado.
13.4.  Lubricación. Tipos.
13.5.  Viscosidad y rozamiento fluido: resistencia en vacío.
13.6.  Lubricantes.
13.7.  Fuerza sobre superficies planas.
13.8.  Contacto entre cuerpos elásticos: esfuerzos de Hertz.
13.9.  Defectos superficiales.


Tema 14.  Selección y fabricación de elementos de máquinas.
14.1.  Levas.
14.2.  Engranajes.
14.3.  Rodamientos y cojinetes.
14.4.  Pernos.
14.5.  Resortes.

Tema 15.  Automatización.
15.1.  Tecnología de grupos y fabricación flexible.
15.2.  Elaboración rápida de prototipos.
15.3.  Control numérico.
15.4.  Robots industriales.

Tema 16.  Técnicas de control de calidad.
16.1.  Introducción.
16.2.  Conceptos de calidad.
16.3.  Técnicas de gestión de calidad.

Tema 17.  Metrología.
17.1.  Principios de medición.
17.2.  Instrumentos convencionales.
17.3.  Mediciones de superficies.
17.4.  Tecnologías avanzadas.

Evaluación
Para aprobar la asignatura, es requisito indispensable realizar las prácticas
y entregar sus memorias correspondientes.
La memoria de cada práctica se entregará en la semana siguiente a su
realización. Aquella que se entregue fuera de plazo será calificada con un
cero.
El examen final consta de dos partes diferenciadas.
En la primera parte se realizan preguntas teóricas de desarrollo, cuestiones
teóricas más breves y problemas de poca entidad. El material permitido para
esta parte es el usual de dibujo y una calculadora científica no programable.
La segunda parte se dedica a problemas de mayor complejidad, pudiéndose
utilizar cualquier tipo de material para su resolución.

Si la puntuación del examen es al menos de 4’5, se incrementará con la
calificación de las prácticas; las cuales pueden subir la nota hasta un punto
adicional.

No existe un texto único que desarrolle de forma adecuada los distintos temas
del programa. En su lugar se proponen dos libros como “bibliografía básica”
con la que poder estudiar la mayor parte del temario.


BÁSICA

-  Manufacturing processes for engineering materials
S. Kalpakjian    Ed. Addison-Wesley
Temas 1, 3, 6 al 10, 15 a 17. (Existe traducción al español)

-  Diseño en Ingeniería Mecánica.
J. E. Shigley, y C. R. Mischke  Ed. McGraw-Hill
Temas 5 (parte) y 11 al 14 .

-  Apuntes de la asignatura.


COMPLEMENTARIA

-  Tecnología Mecánica y Metrotecnia
Coca y Rosique    Ed. Pirámide
Desarrolla los temas  de Fabricación, pero con una perspectiva de mera
descripción de los procesos existentes.


-  Alrededor de las máquinas herramientas
Gerling    Ed. Reverté
Guía, de lectura rápida y amena, sobre los procesos de mecanizado.

-  Moldeo y conformación
Gerling
Idem que el anterior, para los procesos de deformación plástica.

-  Elementos de máquinas. (Volumen I)
Niemann, G.    Ed. Labor, 1987, 1ª edición.
Guarda la estructura de un manual de diseño mecánico, con profusión de tablas
y diagramas para el cálculo práctico de elementos de máquinas. De este libro
debe estudiarse el capítulo 2 (reglas de diseño) y los apartados referentes a
soldadura y pegado. También se recomienda la lectura del capítulo 3 (cálculo
práctico de la resistencia).

-  Mechanical Analysis and Design
Burr, A. H. y Cheatham, J. B.  Ed. Prentice-Hall, 1995, 2ª edición.
Los apartados del texto que deben estudiarse son: 3.1 a 3.3, 3.6 a 3.9, 3.11 y
3.15 a 3.17 (rozamiento, correas, frenos y embragues); 7.6 a 7.15 (tensiones
térmicas y pretensado). Posee una buena colección de ejemplos resueltos, así
como de cuestiones y problemas propuestos.