1. Procesos de manufactura
Investigación “Procesos mecánico de
ensamble”
Ing. mecatrónica
Asesor: Ing. Roberto Aragón Sanabria
Equipo: 5
 Gonzales GaucÍn Adán 11041111
 Montañez Celis José Alfredo 11041129
 Rodríguez Flores Jessica Guadalupe 11041142
 Silva Calzada Edgar Tomas 11041128
Grupo: 3V
Fecha de entrega: 05/diciembre/2012
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2. Índice
Descripción Página
Introducción……………………………………………………………..…………3
Antecedentes históricos………………………...………………………………..5
Historia de la rosca……………………………..…………………………………5
Tipos de ensambles mecánicos…………………..……….…………………….6
Diseño para ensambles……………………………..……………………………9
Importancia de los ensambles en la ingeniería mecatrónica……….……......11
Conclusiones…………………………………………..…………………………..12
Bibliografía………………………………………………………………………….14
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3. INTRODUCCION
Por un ensamble mecánico, podemos referirnos al ensamble como un proceso
para unir dos o más piezas, comúnmente utilizado dentro de la industria, es
importante saber que tanto se puede depender de este proceso y averiguar en qué
sentido es indispensable para la tecnología como la apreciamos actualmente.
Los ensambles mecánicos son de los pocos procesos que no involucran la
soldadura como principal herramienta dentro del mismo, mas sin embargo unas
de las herramientas más utilizadas dentro de este son los tornillos, las tuercas y
los pernos, las cuales definiremos como sujetadores, que se agregan a las partes
durante el ensamblado; el tornillo y el perno generalmente se utilizan como
sujetadores de roscas externas, ya que aunque se confunden en el uso común,
son diferentes puesto que el tornillo se ensambla en un orificio roscado ciego y el
perno se inserta atreves de orificios en las partes y se asegura con una tuerca en
el lado opuesto. Es por ello que es muy importante tener conocimiento del tema
que a continuación se expondrá, además de todas las aplicaciones que se les
puede dar.
Dentro de la mecánica se le llama tornillo a cualquier pieza que tenga una parte
cilíndrica o casi cilíndrica con un canal en forma de hélice continua .Si una pieza
posee un agujero cilíndrico cuya superficie interna esta acanalada diremos que es
una tuerca. Los tornillos y las tuercas tienen innumerables aplicaciones: sujetar
unas piezas a otras, como los tornillos que unen el motor del automóvil al bastidor,
transmitir y transformar fuerzas, como el husillo de una prensa, guiar un
movimiento etc. Los tornillos se utilizan para unir entre sí diversas partes de una
maquina. Así, el mecánico debe conocer perfectamente los diferentes tipos de
rosca comercial así como el método y especificar las tolerancias deseadas para el
montaje entre tornillo y tuerca. La industria moderna ha desarrollado un sistema de
roscas intercambiables normalizadas, el cual hace posible la producción en masa
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4. de elementos de fijación roscados y tornillos para la transmisión del movimiento en
toda clase de maquinas de precisión. Las roscas se utilizan también como un
medio para las mediciones de precisión; el micrómetro, por ejemplo, depende del
principio de la rosca para obtener mediciones dentro de diezmilésimas de pulgada,
o de medias centésimas de milímetro.
Es aquí donde debemos profundizar tanto en la aplicación como en el análisis de
la herramienta adecuada, ya que no es lo mismo, sabiendo que hay muchos tipos
de tornillos y de pernos, algunos tipos coinciden tanto que pueden confundirse,
una manera de distinguirlos es por las diferencias mecánicas y estructurales; entre
las mecánicas podemos encontrar que el tornillo es un elemento mecánico de guía
y sujeción a presión, une dos partes distintas las cuales tengan un barreno en
común donde se introduce el tornillo el cual al hacerlo guía a las dos partes para
que estén en el mismo plano y coincidan en un mismo punto, pero al roscar el
tornillo con la rosca en una de las partes o con la turca del tornillo sujeta a las dos
partes con presión, por otro lado, el perno es un elemento mecánico que se usa
como guía, une dos partes distintas las cuales tengan un barreno en común donde
se introduce el perno, el cual al hacerlo guía a las dos partes para que estén en el
mismo plano y un punto en común, pero el perno puede hacer también de bisagra
y dejar que una de las partes gire o salga y entre de nuevo sin perder alineación;
entre tanto, las diferencias estructurales son que los tornillos son fabricados en
aceros con poca hasta media dureza, mas los pernos son fabricados en aceros de
alta dureza o con tratamiento térmico superficial de mayor dureza.
Otro ámbito del cual debemos tener conocimiento es de lo que procede a hacer
cuando se nos ha roto algún sujetador dentro del orificio, porque como toda
herramienta, estos también pueden fallar por muchas razones: ajuste excesivo,
excesiva tensión, fatiga y vejez son todas posibles causas. Si el sujetador se
rompe cerca de la superficie, un extractor de tornillos será necesario para
removerlo, extractores de tornillos se encuentran en dos tipos comunes: uno tiene
roscas en reverso y otro tiene estrías derechas, el sujetador necesita agujerearse
antes de poder insertar el extractor de tornillos, siempre agujeree del tamaño
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5. recomendado en las instrucciones del extractor de tornillos. Si un sujetador se ha
oxidado, utilice un líquido penetrante en la rosca y dele tiempo para trabajar antes
de intentar aflojarlo.
ANTECEDENTES HISTORICOS
El inventor del tornillo fue el griego Arquitas de Tarento (430-360 a.C.), al el se
debe también el invento de la polea. Arquímedes (287-212 a.C.) perfeccionó el
tornillo y lo llego a utilizar para elevar agua. También fue Arquímedes el que
invento el tornillo sin fin.
El tornillo va unido por lo general con una rosca, en épocas antiguas era
complicadísimo el tema ya que había que buscar la rosca que coincidiera con el
tornillo, debido a que no todas eran iguales, es mas eran muy diferentes. En el
siglo pasado esto se fue aplacando, hasta que en 1841 el inglés Joseph Whitworth
(1803-1887) sugirió un paso de rosca universal para todos los tornillos fabricados
en cualquier parte, y esta iniciativa fue adoptada con el tiempo.
HISTORIA DE LAS ROSCAS
Los tornillos y las roscas se han venido usando durante siglos como medios de
unión o de fijación de las piezas metálicas conjuntamente. Así, la idea de constituir
una forma similar al roscado parece remontar bastante lejos en la historia, puesto
que Arquímedes fue el primero que tuvo la idea de enrollar un tubo según una
hélice geométrica, sobre la periferia de un cilindro, con el objeto de constituir un
dispositivo elevador de agua. Ya en aquella época la idea del roscado pudo ser
dada por la observación de cómo penetra en la madera una tijereta. Pero, de
todas formas, los primeros tornillos necesariamente tuvieron que ser a mano. En
cuanto a las primeras tuercas, fueron ejecutadas mediante un diente metálico
incrustado en el primer filete de un tornillo de madera. En la edad media, las
tuercas y los tornillos ya se empleaban para la sujeción de armaduras y de las
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6. corazas. La ventaja principal del uso de las roscas es que las piezas pueden
montarse y desmontarse sin deteriorarse. Se utilizaban igualmente los tornillos de
madera después de la aparición de la imprenta, puesto que todas las prensas de
imprimir los llevaban. Desde esa época la forma de los tornillos y de las tuercas
fue haciéndose mas precisa a medida que su reproducción se multiplicaba.
TIPOS DE ENSAMBLES MECANICOS
Los métodos de sujeción mecánica se dividen en dos clases principales:
1. Los que permiten un desensamble.
2. Los que crean una unión permanente.
Los sujetadores roscados como tornillos, pernos y tuercas son ejemplos de la
primera clase y los remaches ilustran la segunda. Hay buenas razones por las que
se prefiere con frecuencia el ensamble mecánico sobre otros procesos de unión.
Las principales son:
 Facilidad de ensamble.
 Facilidad de desensamble (para los métodos de sujeción que permiten el
desensamble).
A continuación definiremos a nuestros sujetadores:
 Tornillos, tuercas y pernos:
Los tornillos y los pernos son sujetadores con roscas externas. Hay una
diferencia técnica entre un tornillo y un perno, que con frecuencia se
confunde en el su uso popular. Un tornillo es un sujetador con rosca externa
que, por lo general, se ensambla en un orificio roscado ciego. Un perno es
un sujetador con rosca externa que se inserta a través de orificios en las
partes y se asegura con una tuerca en el lado opuesto.
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7. Existen distintos tipos de cabezas para los tronillos y los pernos, entre estos
destacan los de la siguiente figura:
 Otros sujetadores roscados y equipo relacionado:
1) Los insertos con tornillo de rosca son pernos sin cabeza con rosca
interna o rollos de alambre hechos para insertarse en un orificio sin rosca y
para aceptar un sujetador con rosca externa.
2) Los sujetadores roscados prisioneros son sujetadores con rosca que
han pre ensamblado permanentemente a una de las partes que se van a
unir.
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8.  Remaches y ojillos
Los remaches son sujetadores que se utilizan ampliamente para obtener
una unión permanente en forma mecánica. Estos remaches son una punta
con cabeza y sin rosca que se usa para unir dos(o más) partes, la punta
pasa a través de orificios en las partes y después forma una segunda
cabeza en la punta del lado opuesto.
 Ajustes por interferencia
Los ajustes de agarre automático son la unión de dos partes, en las cuales
los elementos que coinciden poseen una interferencia temporal mientras se
oprimen juntos, pero una vez que se ensamblan se entrelazan para
conservar el ensamble.
Existen otros ajustes por interferencia como:
a) Puntillado. – es una operación de sujeción en a cual se usa una
maquina que produce las puntillas en forma de U de alambre de acero, y de
inmediato las inserta a través de las dos partes que se van a unir.
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9. b) Engrapado. – son grapas en forma de U que se clavan a través de
dos partes que se van a unir.
c) Cosido. – es un método de unión común para partes suaves y
flexibles, tales como telas y piel, el método implica el uso de un cordón o
hilo largo entrelazado con las partes para producir una costura continúa
entre ellas.
DISEÑO PARA ENSAMBLES
En años recientes el diseño de ensambles ha recibido mucha atención, pero sus
operaciones tienen un enorme costo de mano de obra, y para que el diseño sea
exitoso se plantean dos puntos sencillos:
1) Diseñar el producto con la menor cantidad de partes posibles
2) Diseñar las partes restantes para que se ensamblen con facilidad.
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10. Y se siguen algunos principios para dicho diseño.
 Usar la menor cantidad de partes posible para reducir la cantidad de
ensambles requeridos.
 Reducir la cantidad de sujetadores roscados requeridos.
 Estandarizar los sujetadores
 Reducir dificultades de orientaciones de las partes Evitar las partes que se
enredan.
Diseño para ensamble automatizado:
Además de los métodos de ensamble manual, hay diversos sistemas
automatizados para realizar operaciones de ensamble mecánico, entre ellos están:
1) Máquinas de propósito especial.
2) Sistemas programables.
Las máquinas de propósito especial generalmente consisten en una serie de
estaciones de trabajo, en las cuales se añaden partes y/o se ejecutan operaciones
de unión.
Los sistemas de ensamble programables se utilizan para producir una variedad
limitada de ensambles distintos. Con frecuencia se emplean robots industriales, ya
sea como estaciones de trabajo bajo múltiples o como un robot único en una
estación.
Para facilitar el ensamble automatizado se siguen estos puntos:
a) Usar la modularidad en el diseño de productos.
b) Reducir la necesidad de que se manejen varios componentes a la vez.
c) Limitar las direcciones requeridas de acceso.
d) Componentes de alta calidad.
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11. IMPORTANCIA DE LOS ENSAMBLES EN LA INGENIERIA MECATRONICA
Los ensambles mecánicos se avocan en nuestra carrera debido a que la
ingeniería en Mecatrónica, se refiere, en su mayoría a la automatización de las
empresas, la elaboración de la líneas de producción, brazos ensambladores, y de
mas máquinas que dependen de este tipo de ensambladores como los son los
tornillos, tuercas o pernos, debido a que estas máquinas tienen movilidad en
algunas de las partes que la conforman.
No podríamos mencionar la infinidad de usos que tienen los sujetadores hacia la
ingeniería en Mecatrónica, pero en un sentir de manera personal, se podría
expresar que esta es una de las partes más importantes dentro de dicha ingeniería
en una manera aplicada, ya que este tipo de ensambles queda calificado como
semipermanente, es decir, que en dado caso que uno de nuestros ensambladores
sufriera de alguna falla como que algún tornillo se “barriera”, algo que es muy
común cuando esta parte se ha usado por mucho tiempo y sólo queda mas que
cambiarlo por uno nuevo.
Es importante mencionar este tipo de fallas que se pueden corregir, puesto que
cualquier tipo de ensamble esta sujeto a fallar con el paso del tiempo y no siempre
de la misma forma, como ya se ha mencionado anteriormente.
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12. CONCLUSIONES
Gracias la investigación realizada, podemos percatarnos de la importancia de los
ensambles mecánicos. Estos nos permiten realizar diversas funciones no solo
dentro de la industria. Los ensambles mecánicos también se encuentran en la vida
cotidiana, ejemplos claros de ellos bien podría ser el colocarse el calzado, ponerle
la tapa a una pluma, entre una infinidad de aplicaciones disponibles para dichos
ensambles.
Muchos productos se ensamblan principalmente (si no es que exclusivamente)
mediante métodos de sujeción mecánica: automóviles, aparatos electrónicos
grandes y pequeños, teléfonos, muebles, utensilios e incluso vestidos se
ensamblan por medios mecánicos. Además, los productos industriales, que van
desde aparatos electrónicos hasta equipo de construcción, casi siempre implican
cierto ensamble mecánico.
También se puede mencionar que sin los ensambles y uniones, mucha de la
maquinaria no podría funcionar, ya que estas sostienen la unión de dos o más
partes y estas pueden o no tener movimiento, las cuales ayudan por ejemplo en
puentes atirantados, la estructura de los domos, o tan simple como la unión de
unas tijeras o pinzas.
Por lo general, el ensamble mecánico lo realizan con relativa facilidad trabajadores
no calificados, usando un mínimo de herramientas especiales y en un tiempo
relativamente breve. La tecnología es simple (aunque hay más de la que se podría
pensar) y los resultados se inspeccionan con facilidad. Estos factores representan
ventajas no sólo en la fábrica, sino también durante la instalación en campo. En el
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13. caso de que los productos sean demasiado grandes y pesados para transporte
completamente armados, pueden enviarse en sub ensambles o “en ensambles
desarmados”, los cuales son más pequeños, y después armarse en las
instalaciones de los clientes. Esta es otra ventaja de los ensambles.
Sabemos también que los ensambles mecánicos son tal vez la parte más
importante de la industria, ya que gracias a estos podemos realizar la elaboración
de diversas maquinas las cuales nos ayudan con nuestras diversas labore,
podríamos decir de esto qué es la base del movimiento y consecuentemente
funcionamiento de dicha maquinaria.
Las tuercas tornillos y pernos son fundamentales para el ensamble mecánico,
porque, con estos podemos realizar diversas tareas, ejemplos de estas bien
podrían ser fijar una repisa a la pared, poner una llave de paso para la corriente
del agua, ponerle las patas una silla, entre otras múltiples tareas.
Hay tantos tipos de ensambles mecánicos que no podríamos mencionar la
infinidad de usos que estos presentan, pero de algo podemos estar seguros, “sin
ensambles mecánicos, la vida como la conocemos no existiría”, cosas tan
sencillas como clavar un clavo no serian posibles, la utilización de maquinaria
tampoco lo sería, ya que, sin ensambles mecánicos no existiría ninguna clase de
máquina.
Para concluir, podría decirse que el tema de investigación es bastante fácil de
analizar y comprender, es sencillo además de práctico, y ya que nos
enfrentaremos más de una vez con los sujetadores y el ensamble mecánico no
sólo a lo largo de la carrera sino también durante nuestra vida, es de suma
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14. importancia que sepamos diferenciar entre los diferentes sujetadores, la aplicación
pertinente dependiendo del caso que se nos presente y cómo reaccionar en
situaciones en la que estos lleguen a fallar, debemos estar preparados para
cualquier tipo de situación y por ahora nos damos por satisfechos.
BIBLIOGRAFIA
 Mikell P. Groover. (1996). Procesos de manufactura moderna: Materiales,
procesos y sistemas. Editorial Pearson/ Prentice Hall. Impreso en México.
 Usuario 272822. (2011). Historia de las torcas de tuerca y tornillos.
http://es.scribd.com/doc/48596155/historia-de-las-roscas-de-tuercas-y-
tornillos. (Consulta: 23 de noviembre de 2012).
 Usuario vegga. (2009). Procesos de ensamble.
http://www.buenastareas.com/ensayos/Procesos-De-Ensamble/24891.html.
(Consulta: 24 de noviembre de 2012)
 Usuario Homero1888. (2010). Ensamble mecánico.
http://www.buenastareas.com/ensayos/Ensamble-Mecanico/985212.html.
(Consulta: 24 de noviembre de 2012)
 Alejandra Roa. (2012). Procesos de ensamble.
http://es.scribd.com/doc/81948424/procesos-de-ensamble. (Consulta: 24 de
noviembre de 2012)
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