Aplicación de la metodología DFA en un ratón de computadora

ALUMNOS

Quiroz Ambriz Pedro Alejandro Ayala Madrigal Mario Alberto Bravo Viveros Abner

FECHA: 29 De Abril del 2014

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INDICE

Introducción.…………………………………………………………………………………. 3

Marco teórico.……………………………………………………………………………….. 5

Planteamiento de aplicación de la metodología……………………………. 11

Aplicación y desarrollo del trabajo ……………………………………………… 12

Conclusión…………………………………………………………………………………... 13

Bibliografía ………………………………………………………………………………… 13

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INTRODUCCION

El diseño y desarrollo de productos requiere no solamente el manejo de conceptos básicos de diseño mecánico convencional, sino la selección adecuada de materiales y procesos de fabricación que permitan obtener artículos que cumplan con los requerimientos funcionales, siendo de alta calidad y con la posibilidad de adquirirse a bajos costos.

Por esta causa, es fundamental además de trabajar en equipos multidisciplinarios que involucren en el proceso de diseño tanto los atributos del cliente como las variables de ingeniería y de proceso necesarias para la generación de ideas, implementar técnicas que faciliten el trabajo en equipo y orienten a los diseñadores a obtener los mejores productos desde las fases iniciales de su desarrollo.

Diseño para manufactura y ensamble (Design For Manufacturing and Assembly - DFMA) es una metodología usada como parte del diseño y desarrollo integrado de productos y procesos (IPPD), que a partir de reglas y principios, orientan al equipo de diseño a generar conceptos de piezas que sean fáciles de fabricar, tengan una manufactura económica manteniendo su calidad, y al mismo tiempo sean fáciles de ensamblar.

En el caso del diseño para manufactura, la compatibilidad se logra al hacer una correspondencia entre las características del producto (geometría, tolerancias, materiales, volúmenes de producción) y el proceso de fabricación primario. Por su parte, la ensamblabilidad de un producto se logra al hacer modificaciones en su geometría para facilitar la manipulación e inserción de los componentes del ensamble y reducir el número de partes del mismo.

Metodología para DFA

El objetivo del diseño para el ensamble (DFA – design for assembly) es simplificar el producto de al modo que los costes por ensamble se reduzcan. Sin embargo, las consecuencias del aplicar el DFA usualmente incluye mejoras en la calidad y confiabilidad, y una reducción en el equipo de producción y en el inventario de partes. Estos beneficios secundarios superan a menudo la reducción de costos en el ensamble.

El DFA reconoce la necesidad de analizar tanto el diseño de las partes como el producto entero para cualquier problema de montaje a principios del proceso de diseño. El DFA se puede definir como “Un proceso para mejorar el diseño del producto para facilitar y disminuir los costos de ensamblaje, enfocándose en la funcionalidad y en el ensamblaje concurrente.”

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La práctica del DFA como una característica distinta del diseño es un desarrollo relativamente nuevo, aunque muchas compañías han estado haciendo DFA por mucho tiempo. Por ejemplo, General Electric publicó un manual de fabricación de producibilidad interno en 1960 como un conjunto de directrices y datos de fabricación para que siguieran los diseñadores. Estas directrices integran muchos de los principios del DFA.

Fue hasta 1970 que el término comenzó a aparecer en libros y papers. Los más importantes fueron las publicaciones hechas por G. Boothroyd que promovían el uso del DFA en la industria.

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MARCO TEORICO

Diseño para ensamble.

El ensamblaje de los productos representa la mitad del tiempo que se requiere para

fabricar los productos y representa entre un 20 y un 70 % del costo total de los mismos. En

la actualidad tenemos diferentes técnicas para cubrir las necesidades que surgen en el

proceso de diseño. Una de estas técnicas es el diseño para el ensamble (DFA).

El diseño para ensamble es el nombre que se utiliza para describir un conjunto de

prácticas que tienen como objetivo reducir los costos del manejo, inserción y sujeción de

piezas. Dicha metodología fue introducida en el año 1983 por el Dr. Boothroyd.

Los principales objetivos del DFA son:

Reducir el costo de la producción.

Facilitar el montaje sin que la funcionalidad se vea afectada.

Como consecuencia se reduce el número de piezas que compone el producto así como el

peso del conjunto final. Todo esto beneficia al medio ambiente considerando su ciclo

completo, desde que se extrae la materia prima hasta que el producto está en desuso.

Al diseñar pensando en la facilidad de ensamble, en el momento que una pieza se

deteriore, esta podrá ser remplazada y se alargará la vida útil del producto.

El ensamble es una etapa que tiene un carácter integrador por excelencia en el que se

detecta de forma inmediata una parte muy importante de los defectos de concepción de

un producto y de fabricación de sus piezas.

Boothroyd muestra que la manipulación o manejo de piezas está fuertemente

influenciado por las características de la pieza o los atributos que incluyen: simetría del

componente, tamaño, grosor, peso, anidación, fragilidad, flexibilidad, temperatura,

viscosidad, que tan resbaladizo es, la necesidad de utilizar ambas manos, herramientas o

magnificación óptica. La inserción y la aseguración de la pieza se ven influenciada por la

accesibilidad, resistencia a la inserción y el tipo de retenedor utilizado.

El método consiste en desensamblar completamente el producto y conforme se retiran las

piezas se deberá anotar en una hoja de trabajo. Si existen sub-ensambles, se consideran

primero como piezas y posteriormente se analizarán. Una vez que se ha desensamblado

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todo el producto se comienza a ensamblar, empezando por la pieza con el número de

identificación más alto, al momento de ensamblar se debe analizar cada pieza de acuerdo

a los siguientes puntos:

a) Decidir si la pieza es candidata a eliminación o a integración con otras

piezas.- debemos tomar en cuenta que una pieza no puede ser eliminada si:

la pieza se mueve relativamente a las piezas previamente ensambladas, la

pieza debe ser de diferente material o la pieza debe estar separa para

permitir el ensamble o desensamble de otras piezas. Si alguna de estas

condiciones no se cumple, entonces la pieza puede ser susceptible a ser

eliminada.

b) Se debe estimar el tiempo que toma sujetar, manipular e insertar la pieza

de acuerdo a las tablas de tiempo. Dichos datos se depositan en la hoja de

trabajo.

Una vez que se cuenta con dicha información es posible obtener el tiempo total de

ensamblaje y compararlo con el tiempo de ensamblaje para un diseño ideal, obteniendo la

eficiencia del ensamblaje manual.

Dicha información es de utilidad para determinar:

Si una pieza puede estar separada de otras, o si se puede integrar con otras y así

disminuir el número de piezas.

Las áreas para mejorar el manejo y ensamble.

Integración de piezas

Si una pieza no califica como teóricamente necesaria lo que se propone es hacer una

integración física con una o más piezas. El componente multifuncional resultante es la

integración de varias características geométricas diferentes que de otra manera serían

piezas diferentes.

Beneficios de la integración:

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Las piezas integradas no necesitan de ensamble. En efecto, el “ensamble” de las

características geométricas de la pieza se hacen durante el proceso de fabricación

de la misma.

Las piezas integradas son usualmente menos caras de fabricar que piezas

separadas. Para piezas moldeadas, selladas o fundidas el beneficio en costos

ocurre porque un molde complejo es menos caro que dos o más moldes

complejos, además de que se obtiene un menor tiempo de procesamiento y se

evita el removido de rebabas.

Las piezas integradas permiten una relación entre los elementos geométricos para

ser controlados durante el proceso de fabricación en lugar del proceso de

ensamble. Las dimensiones pueden ser controladas con mayor precisión.

En el ensamble influyen un conjunto complejo de operaciones que hay que analizar

cuidadosamente para su optimización y aplicación del DFA. Así, será necesario analizar las

siguientes operaciones:

La manipulación y composición de piezas y componentes

La unión entre piezas

El ajuste

La puesta a punto

La verificación del montaje

A pesar de que las operaciones de puesta a punto y verificación pueden argumentarse que

no corresponden propiamente al montaje, lo cierto es que están íntimamente ligadas, por

lo que es recomendable incluirlas.

El montaje de un producto o de una máquina está relacionado tanto con la productividad

y disminución de costes, como con la funcionalidad y la calidad. Por ello la tendencia de

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las industrias con producto propio es de subcontratar una parte importande de la

fabricacion de piezas y reservarse las operaciones de montaje final puesta a punto y

verificacion como garantía de una correcta funcionalidad y calidad del producto, con el fin

de que un producto adquiera la funcionalidad para la que ha sido concebido, a la vez que

su montaje resulte fácil y barato.

A continuación se presentan las opreaciónes de ensamble y sus actividades que la

conforman.:

Manipulacion de piezas y componentes.

o Reconocimiento de una pieza ó componente.

o Determinación de la zona de presión.

o Realización de la operación de presión.

o Movimientos de posicionamiento y de orientación.

Uno de los principales objetivos de la manipulación y la fijación de las

piezas durante el proceso de fabricación es mantener el orden (posición y

orientación) ya que si se pierde, es muy caro de recuperar.

Composición de piezas y de componentes.

o Yuxtaposición de piezas.

o Inserción.

o Colocación de cables y conducciones.

o Llenado de recipientes y depósitos

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Union de piezas y de componentes.

o Uniones desmontables.

o Ajuste por fuerza.

o Uniones por deformación.

o Uniones permanentes.

Operaciones de ajuste.

o Retoque de piezas.

o Operaciones de ajuste mecánico.

o Operaciónes de ajuste eléctrico.

Operaciones de verificación.

o Puesta a punto.

o Verificación de la funcionalidad del producto.

Al llevar a cabo estas operaciones, el operario puede llegar a enfrentarse con distintos

defectos que dificultan dichas operaciones. Los defectos más frecuentes a los que el

operario se enfrenta se presentan a continuación:

Defectos que inciden en las operaciones de manipulación.

o Dificultad en el reconocimiento y referenciación de piezas.

o Dificultad de presión.

o Dimesiones o formas de dificil manipulación.

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o Roturas en la manipulación y en la inserción.

Defectos que inciden en las operaciónes de composición.

o Errores dimensionales y de forma.

o Elementos deformados.

o Tolerancias excesivamente críticas.

o Falta de referenciación a la yuxtaposición de elementos.

o Falta de elementos de guía en las incersiones.

Defectos que inciden en las operaciones de unión.

o Acceso difícil a los puntos de union.

o Limitaciones en los movimientos para la union.

o Incorrecto encaje de las piezas.

o Contaminación de superficies.

Defectos que inciden en la funcionalidad y la calidad.

o Funcionamiento incorrecto de enlaces.

o Sujeción deficiente de piezas y componentes.

o Dispositivos que se desajustan, o que fallan.

o Defectos estéticos en las partes exteriores.

o Dificultad de desmontaje.

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A partir de los defectos que se observaron en el ensamblaje de piezas se hicieron estudios

y realizaron recomendaciones para el DFA.

Estructurar en módulos.

Disminuir la complejidad.

Establecer un elemento de base.

Limitar las direcciones de montaje.

Facilitar la composición.

Simplificar las uniones.

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PLANTEAMIENTO DE LA MEDOLOGIA DFA

El tener reglas de diseño aplicadas, no nos dice que hemos mejorado, para saber si lo hacemos necesitamos una métrica, es ahí de donde parte la metodología; determinando una métrica para el ensamble. Dicha métrica nos permitirá eliminar piezas y tiempos de ensamble.

Usualmente se debe comenzar con un diseño conceptual y entonces guiarse a través de estas directrices para decidir cuál es aplicable y cual no.

Reducir el número mínimo de piezas mediante la incorporación de múltiples funciones en piezas individuales.

Modularizar varias piezas en subconjuntos individuales. Ensamblar en espacios abiertos y nunca en espacios cerrados, nunca ocultar los

componentes importantes. Hacer las partes de tal modo que sea fácil identificar la forma en que deben estar

orientadas para la inserción. Priorizar las piezas de auto locación. Estandarizar para reducir la variedad de partes. Maximizar la geometría de partes. Diseñar en propiedades polares de geometría y peso si hay asimetría. Eliminar las partes con demasiado ángulo. Crear códigos de colores para las partes que son diferentes pero que tienen forma

parecida. Prevenir la anidación de partes, de preferencia usar ensambles apilados. Proporcionar funciones de orientación para las asimétricas. Proporcionar las características de la alineación.

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INVENTARIO:

Tornillo de sujeción t=1mm tamaño= 9mmBola de desplazamiento t= 20mm tamaño=20mmSpining t= 1mm tamaño=35mmTarjeta PSV t= 2mm tamaño=95mmCable t=15mm tamaño=200mmTarjeta carcasa t= 32mm tamaño=114mmTarjeta de la bola t=8mm tamaño=34mmResortes t= 3mm tamaño=13mmBotones t= 13mm tamaño=60mmSensor de movimiento t=7mm tamaño=10mmBase t= 22mm tamaño=113mm

APLICACIÓN DE LA METODOLOGIA

COMPONENTE CANTIDAD CODIGO Alfa+beta T espesor TAMAÑOTornillo de sujeción 2 2 manos F 360 + 0 1mm 9mmBola de desplazamiento 1 1 manos F 0 + 0 20mm 20mmSpining 2 1 manos F 360 + 0 1mm 35mmTarjeta PSV 1 1 manos F 360 + 360 2mm 95mmCable 1 2 manos F 360 + 360 15mm 200mmTarjeta carcasa 1 2 manos F 360 + 360 32mm 114mmTarjeta de la bola 1 2 manos F 360 + 180 8mm 34mmResortes 1 2 manos D 180 + 180 3mm 13mmBotones 1 2 manos F 360 + 360 13mm 60mmSensor de movimiento 1 1 manos F 360 +360 7mm 10mmBase 1 1 manos F 360 + 360 22mm 113mm

Clasificación, codificación y base de datos para partes de piezas que afectan manualmente.

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PIEZA CANTIDAD

ALPHA(Grados)

BETA (Grados)

CODIGO TIEMPO (seg)

Tornillo de sujeción 2 360 0 31 2.25Bola de desplazamiento 1 0 0 11 3.6Spining 2 360 0 03 3.38Tarjeta PSV 1 360 360 31 2.25Cable 1 360 360 30 1.95Tarjeta carcasa 1 360 360 21 2.1Tarjeta de la bola 1 360 180 31 2.25Resortes 1 180 180 21 2.1Botones 1 360 360 31 2.25Sensor de movimiento 1 360 360 12 2.25Base 1 360 0 00 1.13

Nota: Todas las piezas son manipulables con una sola mano.

Clasificación, codificación y base de datos para piezas de partes que afectan la inserción y rapidez (en segundos).

PIEZA CANTIDAD

ASEGURADA O NO

FACIL O NO DE ALINEAR

CODIGO TIEMPO(SEG)

Tornillo de sujeción 2 NO FACIL 10 4Bola de desplazamiento 1 NO FACIL 21 5Spining 2 NO NO FACIL 20 3Tarjeta PSV 1 SI NO FACIL 41 7.5Cable 1 SI FACIL 30 2Tarjeta carcasa 1 SI NO FACIL 51 6Tarjeta de la bola 1 SI FACIL 42 6.5Resortes 1 NO NO FACIL 51 9Botones 1 NO NO FACIL 22 2.5Sensor de movimiento 1 SI FACIL 40 4.5Base 1 SI FACIL 40 4.5

CONCLUSIÒN

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El ratón consta de 11 partes de ensamblé la mayoría de las piezas ocupa 2 manos para poder ensamblar, se arma de una manera no complicada con una herramienta solamente, tiempo de ensamble de más de 3 minutos.

BIBLIOGRAFIA

http://www.prodintec.es/catalogo/ficheros/aplicaciones/fichero_15_4333.pdf

http://xn--diseoysostenibilidad-66b.com/2012/01/diseno-para-el-desamblaje-

ddw4 /

http://tecnologiasmanufacturaavanzada.wikispaces.com/file/view/DFA+-

+Arturo+Calderon.pdf

http://tecnologiasmanufacturaavanzada.wikispaces.com/file/view/DFM%20y%20DFA.pdf

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