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UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS APLICADAS CARRERA DE INGENIERÍA EN MECÁNICA AUTOMOTRIZ
TITULO: DISEÑO Y SIMULACION DE UNA MAQUINA DOBLADORA DE TUBOS
INTEGRANTES: ANDRES ESTRADA DAVID IBADANGO GABRIEL OTAVALO ESTEBAN QUILCA EDISON VINUEZA
IBARRA - ECUADOR 2017
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1.
INTRODUCCION ...........................................................................................................3
2.
DESARROLLO................................................................................................................4 2.1
Diseño de la estructura .............................................................................................4
2.2
Material aplicado a la estructura ............................................................................. 5
2.1
Descripción de la máquina. ......................................................................................6
2.2
Simulación de la dobladora de tubo. .......................................................................7
2.3.1 2.3
Curvatura del tubo ............................................................................................7
Tipo de soldadura aplicada a la estructura ............................................................ 8
3.
CONCLUCIONES ...........................................................................................................9
4.
BIBLIOGRAFÍA ..............................................................................................................9
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1. INTRODUCCION Anteriormente los tubos eran doblados de forma artesanal o manual lo cual generaba en el operario mayor dificultad al realizar este tipo de trabajo y no se optimizaba el tiempo y la calidad de trabajo no era muy buena. Actualmente fueron creadas nuevas máquinas de tipo mecánicas la s cuales poseen un motor que le brinda mayor facilidad de trabajo al operari o, optimiza el tiempo y genera una mayor calidad de producción. Una dobladora de tubo, como su nombre lo indica genera un doblez en el tubo según el ángulo de su graduación, ésta máquina será mecánica, lo que significa que llevará un motor que es el encargado de generar la fuerza para realizar el trabajo. Su uso le brindara beneficios a los talleres donde se dedican al trabajo con los metales. Aunque el doblado de tubos se realiza de diversas maneras, existen al menos cuatro tipos principales cuyo uso depende del material y de la precisión requerida, que originan los correspondientes tipos de máquinas. Como detallamos rápidamente, las formas más común para el doblado de tubo son:
Doblado rotativo por arrastre.- Es el método de doblado más preciso y versátil. El tubo se sujeta entre la matriz de doblado y la matriz de anclaje o sujeción. La rotación de ambas herramientas alrededor del eje de doblado flexiona el tubo al radio de la matriz de doblado.
Doblado por compresión.- Se efectúa con una matriz de presión y una matriz de doblado fija, entre las cuales se sujeta el tubo. La matriz de presión, que gira alrededor de la matriz de doblado, flexiona el tubo al radio de esta. Tiene aplicaciones en la industria de la refrigeración, de inyección diésel y autopartistas en general.
Doblado por presión en prensa.- Se parece más a una prensa dobladora de chapas con un pistón que se acciona manualmente o por fuerza hidráulica. La matriz punzón tiene el radio de doblado y con su movimiento hacia el tubo empuja este hacia abajo contra dos matrices opuestas con la forma del tubo, las cuales pivotan hacia arriba, forzando al doblado del tubo alrededor de la matriz punzón.
Doblado por sistema de 3 rodillos.- Este método también se utiliza para producir piezas con grandes radios de curvatura. El método es similar al método de doblado en prensa,
4 sólo que la matriz conductora y las dos matrices opuestas estacionarias giran formando el curvado. Este sistema es útil para la construcción de buques, aparatos y tuberías.
Por lo tanto, en este proyecto se hace con el fin de aprender cómo es que se realiza una dobladora de tubo. Conocer qué clase de maquina es, sus partes, y funcionamiento. La máquina está diseñada para doblar todo tipo de tubos de acero, tubos de acero inoxidable, aluminio, y otros materiales para doblados en formas simples o complejas. La dobladora de tubos hace los proceso mediante un giro manual de una rueda; el operador inserta el tubo y la maquina hace el resto. Esto se ha desarrollado con el fin de facilitar el trabajo al operario.
Demostraremos cómo se dobla el material en una dobladora, en la cual se encuentra acoplada un gato hidráulico, donde es el encargado de sujetar y presionar al tubo para poner en operación para el deformado de este.
Además, la dobladora de tubos está conformada por tres piñones para que la maquina pueda tener un buen funcionamiento y puede hacer su trabajo y pode doblar el tubo.
2. DESARROLLO 2.1 Diseño de la estructura Primeramente para comenzar con el diseño de la estructura realizamos el croquis con las dimensiones seleccionadas como mostramos en la fig. 1(a). Luego realizamos la extruccion hasta la distancia especificada como vemos en la fig. 1(b). Finalmente aceptamos la operación para obtener el r esultado del sólido mostrado en la fig. 1(c).
Figura 1: Elaboración de Croquis, Extruir y solido
(a)
(b)
(c)
5 Así es como se ha realizado cada perfil de la estructura donde luego se realizado un ensamble para posicionar mediante relaciones de posición y formar las estructuras deseadas como podemos ver a continuación
Figura 2: Estructuras diseñadas para el montaje de la dobladora de tubo
2.2 Material aplicado a la estructura Con respecto al material se investigó la disponibilidad en el mercado nacional, por lo que se encontró una empresa distribuidora a nivel nacional llamada DIPAC, donde disponen toca clase de perfiles en acero como podemos ver a continuación.
Figura 3: Catalogo de tubos estructurales cuadrados Especificaciones: Largo Normal:
6 metros
Recubrimiento:
Negro o Galvanizado
Norma de calidad:
ASTM A 500
Norma de Fabricación: NTE INEN 2415 Espesores:
Desde 1,50 a 6,00 mm
Por lo que se puede decir de este material, es que son utilizados de gran manera en la construcción de chasis, aparatos de gimnasia, carrocerías, etc. lo que es aceptable para la construcción de nuestro proyecto. De igual manera se le asigno en el software Solidworks el mismo material que el del catálogo, donde es aplicada a cada extruccion de la estructura.
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Figura 4: Selección del material en la librería de solidworks
2.1 Descripción de la máquina. Seguidamente detallaremos las partes que conforman la maquina diseñada
Figura 5: Partes de dobladora de tubo
Rueda de giro manual Estructura móvil Rodillo de apoyo
Estructura base
Rodillo de arrastre Chumacera
Estructura de apoyo Gato hidráulico
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2.2 Simulación de la dobladora de tubo. En esta parte se elaboró lo que son los movimientos que deben realizar cada parte de la máquina, donde mediante un registro de eventos que son controlados mediante tiempos se ha asignado la acción que deben realizar las piezas mecánicas.
Figura 6: Simulación de la maquina
Después de haber configurado los tiempos para el control de los movimientos, se procede a realizar la reproducción del total de movimientos realizados para saber si cumple lo q se ha fijado.
2.3.1 Curvatura del tubo Para que siga una circunferencia el tubo durante la simulación se elaboró dos ecuaciones donde la primera es de la semicircunferencia. Y la segunda es la longitud final que debe alcanzar o recorrer el tubo.
Figura 7: Planteamiento de ecuaciones para el doblez del tubo.
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Figura 8: Recorriodo que debe realizar el tubo.
2.3 Tipo de soldadura aplicada a la estructura En base a costos se ha seleccionado el tipo de soladura eléctrica ya que muy bien utilizada en piezas que son sometidas a grandes esfuerzos. Para una demostración y disponibilidad de soldadura en el programa, se ha ela borado en una parte de la estructura como mostramos continuación.
Figura 9: Cordones de soldadura aplicado.
Para lograr estos se seleccionan los vértices de unión entre cada perfil y automáticamente me asigna el cordón de soldadura.
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3. CONCLUCIONES
Se determinó que el espesor de 2mm para las estructura es el adecuado ya que si ubicaríamos un espesor mayor la maquina se vendría a hacer más pesada.
La selección del material A500 es el adecuado ya que viene siendo muy utilizado el quipos y maquinas donde realizan grandes esfuerzos.
La soldadura es la adecuada por disponer beneficios de costos y resistencia
Se espera que con el diseño de la maquina lleguemos a la construcción sin problema para poder deformar tubos cuadrados y redondos
4. BIBLIOGRAFÍA Dipac. (2016). Tubos estructurales cuadrados. Obtenido de http://www.dipacmanta.com/tubos/tubo-estructural-cuadrado-negro herramientas, D. m. (2014). Obtenido de http://www.demaquinasyherramientas.com/maquinas/dobladoras-de-cano-o-tubo Mott, R. L. (2006). Diseño de Elementos de Maquinas (cuarta edicion ed.). Mexico: PEARSON EDUCACION. TraceParts. (2016). Contenido digital 3D para la ingeniería. Obtenido de http://www.tracepartsonline.net/(S(i5qor2qjqd22kq2j3qbio3kg))/PartDetails.aspx?Cla ss=TRACEPARTS&clsid=&ManID=ITAFRAN&PartFamilyID=10-04062014061037&PartID=10-04062014-061037&SrchRsltId=6&SrchRsltType=4
