aTecnológico Nacional de México Campus Ciudad Juárez (ITCJ), Av. Tecnológ ico No. 1340 Frac. El Crucero, Ciudad Juárez, CP. 325 00, México
R E S U M E N
El diseño mecánico implica muchas fases, siendo una de las más importantes la selección de un material óptimo para lograr un alto rendimiento en el componente
diseñado. Para mejorar la fase de selección del material se han desarrollado muchas herramientas av anzadas. Actualmente se pueden encontrar p rogramas
que contienen exte nsas bases de datos con las principales prop iedades del material, t ales como el Cambridge Material Selector. Sin embargo, h ay algunas
propiedades que no tienen suficiente documentación en estos programas. Por ejemplo, existen limitaciones para obten er los valores de propiedades como la
resistencia a la fluencia en compresión. Para estos eventos sería muy importante investigar sobre nuevas metodologías de selección, que pueden estar referenciadas
en o tras, para e jecutar una fase de sel ección de materiales eficiente y rápida En este trabajo se desarrolla una metodología mixta de selección de materiales.
Basándose en una combinación del método de selección d e materiales Ashby y del cálculo experimental de propiedades mecánicas para soportar la escogencia, se
presentan los resultados del proceso de selección aplicado a un dedo de una pinza de sujeción de un manipulador ind ustrial.
Palabras Clave: Selección de materiales, índice de rendimiento, metodología Ashby, dedo, pinza de sujeción
A B S T R A C T
Mechanical design compiles some phases, and one of the most important is the selection of an opt imum material to obtain a better performance in the designed
component. In order to improve the material selection phase in mechanical design, multiples adv anced tools have been built up. Nowadays, w e can find software
which contains extents databases with lots of material prop erties, such as the Cambridge Material Selector. However, there are some p roperties which
don’t have enough documentation in that kind of softwares. For example, we can find limitations to obtain the values of properties such as the compression yielding
strength. For those situation, It is very important to look for new methodologies, maybe referenced in other ones, to allow an efficient and quick material selection
phase. In this investigation, a mixed mat erial selection methodology is developed. Based on a combination
Keywords: Material selection , performance index, Ashby meth odology, finger, collet chuck
1. Introducción
Cuando se desea diseñar algún sistema mecánico por
ejemplo un motor de combustión interna se debe
descomponer en partes para conocer todos los materiales
, la metodología de Ashby dice que debemos partir de
todos los materiales, enseguida se debe traducir todos los
requisitos de diseño, donde se expresa el diseño por
función, las limitaciones, los objetivos y las variables
libres, enseguida se aplica la selección de materiales
donde se eliminan los materiales que no serán utilizados,
por ende se clasificaran usando los objetivos, esto
ordenando los materiales de forma ascendente según el
cumplimiento del objetivo a maximizar o minimizar, se da
prioridad al más económico, el siguiente paso es realizar
una documentación, se investiga si el material es
altamente comercializado si es así se escoge para el diseño
final. Existen además los gráficos por familia (tree) estos
permiten visualizar una propiedad para una amplia gama
de materiales, clasificándolos por familias y determinar
los limites a partir de los parámetros de diseño.
2. Metodología
1.1. Modelado
En este apartado se explicarán las ecuaciones planteadas.
El parámetro de rendimiento P que puede permitir la
optimización del proceso de diseño de un componente
dado.
Separando cada uno de los índices de forma independiente
se obtiene de la siguiente manera:
Teniendo esto como referencia el caso que se presenta en
la ecuación , en el cual la única fuerza que produce que la
pieza se resbale es el peso de la misma, se tiene la
siguiente ecuación:
n
f
F
g
=
W
Se modifica la ecuación 3 adicionando un factor g que
cobije estos eventos. Se obtiene la siguiente ecuación:
n
f
F
g
=
Wg
Ahora en el análisis dinámico del dedo de la pieza
se obtiene la siguiente expresión para la función
objetivo del diseño:
P
(
rendimiento
)
=
f
F
,
G
,
M
P
=
f1
F
f 2
G
f 3
M
