29_UTILLAJES
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GRUPO TECNOLOGÍA MECÁNICA – PROCESOS DE FABRICACION GTM UTILAJES Los utilajes pueden ser definidos como dispositivos empleados para la fabricación en serie de piezas de máquinas, destinados a hacer posible la intercambiabilidad a un costo reducido, comparado con el de producir individualmente cada detalle de las piezas. Las funciones que cumple un utilaje son las de “posicionar” y “fijar” adecuadamente una pieza durante el mecanizado y en algunos casos servir de “guía” a las herramientas de corte, de manera que todas las piezas elaboradas resulten suficientemente iguales en todos sus aspectos, aún con el empleo de mano de obra poco hábil. Para que las funciones de posicionado, fijación y guiado sean realmente alcanzadas culminando en la obtención de la intercambiabilidad de las piezas que se fabriquen, se requiere que el utilaje esté provisto de los elementos necesarios, como topes, centradores, bridas, casquillos guía, etc.. El mapa conceptual de la figura 1, resume sintéticamente las funciones y elementos empleados para su concreción. Máscaras y Montajes Existen utilajes de dos tipos, de acuerdo a las funciones que pueden cumplir. Se denominan “máscaras” aquellos que además de posicionar y fijar la pieza, poseen elementos para el guiado de herramientas de corte (brocas, escariadores, etc.), en tanto que se llaman “montajes” aquellos que no poseen elementos Funciones del utilaje Fijación Guiado de herramientas Posicionado Excéntricas Bridas Topes y centradores Tapas Cuñas Pernos, tornillos Casquillos Agujeros en placa Articuladas Fijas Fijos Regulables Superficies de referencia Superficies irregulares asegurar asegurar asegurar mediante aplicados sobre que pueden ser mediante con con con con con Figura 1
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Fabricacion, mar del plata
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GRUPO TECNOLOGA MECNICA PROCESOS DE FABRICACION GTM
UTILAJES
Los utilajes pueden ser definidos como dispositivos empleados para la fabricacin en serie de piezas de
mquinas, destinados a hacer posible la intercambiabilidad a un costo reducido, comparado con el de
producir individualmente cada detalle de las piezas.
Las funciones que cumple un utilaje son las de posicionar y fijar adecuadamente una pieza durante
el mecanizado y en algunos casos servir de gua a las herramientas de corte, de manera que todas las
piezas elaboradas resulten suficientemente iguales en todos sus aspectos, an con el empleo de mano de
obra poco hbil.
Para que las funciones de posicionado, fijacin y guiado sean realmente alcanzadas culminando en la
obtencin de la intercambiabilidad de las piezas que se fabriquen, se requiere que el utilaje est provisto
de los elementos necesarios, como topes, centradores, bridas, casquillos gua, etc..
El mapa conceptual de la figura 1, resume sintticamente las funciones y elementos empleados para su
concrecin.
Mscaras y Montajes Existen utilajes de dos tipos, de acuerdo a las funciones que pueden cumplir. Se denominan mscaras
aquellos que adems de posicionar y fijar la pieza, poseen elementos para el guiado de herramientas de
corte (brocas, escariadores, etc.), en tanto que se llaman montajes aquellos que no poseen elementos
Funciones del
utilaje
Fijacin Guiado de
herramientas
Posicionado
Excntricas Bridas Topes y
centradores
Tapas Cuas
Pernos,
tornillos
Casquillos
Agujeros
en placa
Articuladas Fijas
Fijos Regulables
Superficies
de referencia
Superficies
irregulares
asegurar asegurar asegurar
mediante
aplicados sobre que pueden ser
mediante con con
con
con con
Figura 1
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de guiado. Por esto, unos y otros se emplean para distintos trabajos, como se observa en el mapa
conceptual de la figura 2, donde adems se citan las ventajas derivadas del uso de los utilajes en cuanto a
la economa y obtencin de piezas con calidad uniforme, logradas merced a la intercambiabilidad, al
aumento de la produccin y a la posibilidad de utilizar mano de obra menos especializada.
Destino o finalidad de los utilajes
Los utilajes para mecanizado pueden estar destinados a prestar servicio tanto en mquinas-herramientas
convencionales como en centros de mecanizado a Control Numrico. La figura 3 muestra un mapa
conceptual que indica las variantes de aplicacin de ambas clases de mquinas.
Mscaras
Guiado de
herramientas
Montajes
Brochado
Fresado Conformado
plstico
Torneado Soldadura
Mayor produccin
Rectificado
Mano de obra
menos especializada
Alesado
Taladrado
Cepillado
Electroerosin
Calidad
uniforme
Ensamblado
sin retoques
suficiente con
garantizan
permiten
constituyentes de
procesos que solo requieren
genricamente
Figura 2
Posicionado
y Fijacin
Utilajes
Intercambiabilidad
procesos que solo requieren necesitan
adems de
Economa
admiten
aseguran
P r o d u c i e n d o logrando
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Diseo de utilajes A efectos de garantizar la intercambiabilidad de las piezas que se mecanizarn con el auxilio de un utilaje,
este debe ser diseado y construido con una precisin que asegure el cumplimiento de las tolerancias de la
pieza, tanto dimensionales como de posicin. Por ejemplo, cuando las distancias entre ciertos agujeros de
la pieza, o entre estos y las superficies de referencia, tienen tolerancias estrechas, en el diseo del utilaje
deber preverse que todas las piezas que se mecanicen con el mismo sean posicionadas y fijadas
respetando siempre la misma distancia respecto a los casquillos gua de las brocas, cuya ubicacin
garantiza la intercambiabilidad. Esto debe verificarse mas especialmente en el caso de las mscaras.
El diseo de una mscara requiere un cuidadoso anlisis de las partes que la componen, del procedimiento
apropiado para mecanizar cada una de ellas, y de los materiales a emplear. El anlisis casi siempre
demandar plantear una cadena de tolerancias, en la que intervienen diferentes cotas de la pieza y de la
mscara, cuya resolucin determinar las tolerancias fundamentales para construir la mscara, y en base a
ellas elegir los procesos de mecanizado aptos para satisfacerlas.
de acuerdo al proceso
constituyen constituyen
toman toman
Figura 3
Sin guiado de
herramientas
Centros de
Mecanizado CNC
Montajes
para
generalmente
generalmente
Mquina-Herramienta
convencional
Con guiado de
herramientas
Una o varias
piezas por vez
Diferentes
que pueden ser
Destino
Del Utilaje
Mscaras
Una o varias
piezas por vez
Idnticas
para
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El utilaje deber ser suficientemente rgido, liviano, fcilmente manejable, de diseo simple para su
construccin, y econmicamente amortizable para la cantidad de piezas a fabricar.
La influencia de los factores de diseo est resumida en el mapa conceptual de la figura 4.
En las figuras 6,7 y 8 se muestran tres diseos de mscaras para la pieza mostrada en la figura 5 (placa
rectangular con 2 agujeros). Se aprecia que la complejidad va en aumento, comenzando con el N1 muy
elemental, el N2 ya posee elementos de centrado y fijacin de la pieza, y el N3 tiene mejor fijacin,
patas de apoyo y detalles de diseo ms elaborados. En el mismo sentido que aumenta la complejidad,
tambin mejoran la eficacia y la precisin, como as tambin crece el costo. Eficacia, precisin y costo son
caractersticas que deben analizarse seriamente para decidir cual diseo de utilaje se adopta para despus
construir. Se tendrn en cuenta la cantidad de piezas a fabricar, el tiempo calculado para mecanizar la
pieza en cada caso, y una estimacin de la probabilidad de rechazos con cada diseo.
En la figura 9 se muestra un ejemplo de mscara para taladrar una pequea esfera desde lados opuestos.
En la figura 10 se observa un ejemplo de mscara de gran tamao para alesado, en la que los casquillos
sirven de guiado para la barra de alesar.
Bibliografa - H.Scheibe-A.Waschinger, Gua para el diseo de utilajes, Ed. G.Gilli. - B.Balakshin, Fundamentos de la tecnologa de construccin de maquinaria, Ed. Mir. - E.Jones, Jigs and fixtures design.
Figura 4
Factores de
Diseo
Tolerancia
Mscara
Tamao
de la pieza
Tolerancia
Pieza
Ho F
o
Compacto
Proceso de
construccin
Colado
Acero
Cantidad de
piezas por vez
Material del
utilaje
en placa
Ensamblado
Elementos
componentes
como
condicionando
define
siempre
generalmente
Influye sobre
como
como
como
a veces comunmente
Tamao de la
mscara
define
define
