PROCESOS DE MANUFACTURA
OPTIMIZACION DE PROCESOS
PROFESOR: IGNACIO CAMACHO
ESTUDIANTE:
MARCO ANTONIO MUÑIZ MARQUEZ
UNIVERSIDAD SIMON BOLIVAR INGENIERIA INDUSTRIAL VI A NOCTURNO
BARRANQUILLA-ATLANTICO 2012
EJERCICIOS DE PROCESOS DE FABRICACION 24.21 al 24.25
EJERCICIO 24.21
En este problema se comparan las herramientas desechables y reafilables. En cierto taller de maquinado, se cuenta el mismo grado de herramientas de carburo de dos formas distintas para operaciones de torneado: insertos desechables e insertos soldados. Los parámetros de la ecuación de Taylor para este grado son: n = 0,25 y C = 300 (m / min) bajo las condiciones de corte consideradas aquí. El precio de cada inserto desechables es de = $ 6,00, hay cuatro filos de corte, y el tiempo para cambiar la herramienta = 1,0 minutos (esto es un promedio del tiempo para recorrer el inserto y el tiempo para remplazarlo cuando se han usado todos los filos). El precio de la herramienta con insertos soldados es= $ 30,00 y se estima que se puede utilizar un total de 15 veces antes de desecharla. El tiempo de cambio de herramienta para la herramienta reafilables = 3,0 min. El tiempo estándar para afilar o reafilar el filo de corte es de 5,0 minutos, y el afilado se paga a una tasa = $ 20.00/hr. El Tiempo de maquinado en el torno cuesta $ 24.00/hr. La pieza de trabajo a usar en la comparación es de 375 mm de longitud y 62,5 mm de diámetro, y se requiere 2,0 minutos para cargar y descargar el trabajo. El avance = 0,30 mm / rev. Para los dos casos, compare: (a) las velocidades de corte de costo mínimo, (b) las vidas de la herramienta, (c) duración del ciclo y el costo por unidad de producción. ¿Qué herramienta me recomiendan?
SOLUCION DEL EJERCICIO
DATOS:
C = 300 (m / min) n = 0, 25 f=0, 30 mm / rev L= 375 mm d= 62, 5 mm C = $24/hr. o
a) C o = $24/hr = $0.40/min, C t = $6/4 = $1.50
Vmin=
=
b) Tmin= (1min /0.25 - 1)(0.4min + 1.5)/0.4 min = 3(1.9/0.4) = 14.25 min
c) Tm= π (62.5mm)(375mm)/(0.30)(10-3)(154.4) = 1.59 min np= 14.25/1.59 = 8.96 Tc= 2.0 + 1.59 + 1.0/8 = 3.72 min Cc= 0.40 min (3.72) + 1.50/8 = $1.674
np= 8
= 154.4 m/min
HERRAMIENTAS REAFILABLES.
Co = $24/hr = $0.40/min, Ct = $30/15 + 5($20/60) = $3.67
Vmin =
=
= 122.0 m/min
Tmin = (1/0.25 - 1) (0.4 x 3 + 3.67)/0.4 = 3(4.87/0.4) = 36.5 min Tm = π (62.5mm) (375mm)/ (0.30) (10-3) (122) = 2.01 min np = 36.5/2.01 = 18.16 np = 18 Tc = 2.0 + 2.01 + 3.0/18 = 4.18 min Cc = 0.40 (4.18) + 3.67/18 = $1.876
EJERCICIO 24.22
Resuelva el problema anterior, 24,21, pero en el inciso (a), determinar las velocidades de corte para la tasa de producción máxima. SOLUCION DEL EJERCICIO
Insertos desechables
a) Co = $ = $ 0.40/min 24/hr, Ct = $ 04.06 = $1.50
b) Vmax =
c) Tmax = (1/0.25 - 1) (1,0) = 3 (1,0) = 3,0 min Tm =
np = 3.0/1.08 = 2,78
= 1.08 min
np = 2
Tc = 2.0 + 1.08 + 1.0 / 2 = 3.58 min Cc = 0,40/min (3,58) + 1,50 / 2 = $ 2.182
= 300 [1.0 / (3 x 1,0)] = 0,25 228,0 m / min
HERRAMIENTAS REAFILABLES:
a) Co = $ = $ 0.40/min 24/hr, Ct = $ 30/15 + 5 ($ 20/60) = $3.67
b) Vmax =
= 300 [1.0 / (3 x 3,0)] = 0,25 173,2 m / min
c) Tmax = (1/0.25 - 1) (3) = 3 (3,0) = 9,0 min Tm =
= 1.42 min
np = 9.0min/1.42 = 6.34 np = 6 Tc = 2.0 + 1.42 + 3.0/6 = 3.92 min Cc = 0.40(3.92) + 3.67/6 = $2.180
EJERCICIO 24.23
Se comparan tres materiales de herramienta para realizar la misma operación de torneado para acabado en un lote de 150 piezas de acero: acero de alta velocidad, carburo cementado y cerámica. Para el acero de alta velocidad, los parámetros de la ecuación de Taylor son n= 0,130 y c= 80 (m/min). El precio de la herramienta de acero de alta velocidad es de $20,00 y se estima que puede afilarse y reafilarse 15 veces a un costo de $2,00 por afilado. El tiempo de cambio de la herramienta es de 3 minutos. Tanto las herramientas de carburo como las cerámicas son como forma de insertos y pueden fijarse en la misma porta herramienta mecánico. Los parámetros de la ecuación de Taylor para el carburo cementado son n= 0,3 y c= 650 (m/min), y para la herramienta cerámica n=0,6 y c= 3500(m/min). El costo por inserto del carburo es de $8,00 y para la cerámica de $10,00. En ambos casos, el número de corte de filos cortantes por inserto es de 6. El tiempo de cambio de herramienta es de 1,0 min para los dos tipos de herramientas. El tiempo de cambio de las piezas de trabajo es de 2,5 minutos. El avance es de 0,30 mm/ rev y la profundidad de corte es de 3,5 mm. El costo de tiempo de maquinado es de $40,00/ h. Las dimensiones de las piezas son 73,0 mm de diámetro y 250 mm de longitud. El tiempo de montaje para el lote es de 2,0 h. Para los tres tipos de herramienta, compare:
a. Las velocidades de corte para el costo mínimo. b. Las vidas de las herramientas. c. La duración del ciclo. d. El costo por unidad de producción e. El tiempo total para completar el lote y la velocidad de producción. f. Cuál es la proporción de tiempo que se requiere en realidad para cortar el metal en con cada herramienta. SOLUCION DEL EJERCICIO
(a) Ct = $20/15 + 2.00 = $3.33. Co = $40/hr = $0.667/min Vmin =
= 47.7 m/min
(b) Tmin = (1/.13 - 1) (0.667 x 3 + 3.33)/0.667 = 6.69(5.33/.667) = 53.4 min
(c) Tm =
= 4.01min
np = 53.4/4.01 = 13.3 np = 13 Tc = 2.5 + 4.01 + 3.0/13 = 6.74 min (d) Cc = 0.667(6.74) + 3.33/13 = $4.75 (e) Tiempo para completar lote = 2.5 (60) + 150(6.74) = 1161 min = 19.35 hr.
Tasa de producción Rp = 100 /13.8 hr = 7.75 (f) Proporción de tiempo de corte= 100(4.81)/828 = 0.518 = 51.8%
Herramientas de carburo cementado: (a) Ct = $8/6 = $1.33. Co = $40/hr = $0.667/min Vmin = 650[0.667/ ((1/.30 - 1)(0.667 x 1.0 + 1.333))].30 = 363 m/min (b) Tmin = (1/.30 - 1) (0.667 x 1 + 1.333)/0.667 = 2.333(2.0/0.667) = 7 min (c) Tm = = 0.53 min
np = 7/0.53 = 13.2 np = 13 Tc = 2.5 + 0.53 + 1.0/13 = 3.11 min. (d) Cc = 0.667(3.11) + 1.333/13 = $2.18 (e) Tiempo para completar lote = 2.5 (60) + 150(3.11) = 616.5 min = 10.28 hr.
Tasa de producción Rp = 150 /10.28 = 14.59. (f) Proporción de tiempo de corte = 150(0.53)/616.5 = 0.129 = 12.9%
Herramientas de cerámica: (a) Ct = $10/6 = $1.67. Co = $40/hr = $0.667/min Vmin = 3,500[0.667/ ((1/.6 - 1)(0.667 x 1.0 + 1.67))].6 = 2105 m/min (b) Tmin = (1/0.6 - 1)(0.667 x 1 + 1.67)/0.667 = 0.667(2.33/0.667) = 2.33 min (c) Tm =
np = 2.33/0.091 = 25.6
= 0.091 min
np = 25
Tc = 2.5 + 0.091 + 1.0/25 = 2.63 min (d) Cc = 0.667(2.63) + 1.67/25 = $1.82 (e) Tiempo para completar lote = 2.5 (60) + 150(2.63) = 544 min = 9.08 hr.
Tasa de producción Rp = 150/9.08 = 16.52 (f) proporción de tiempo de corte = 150(0.091)/544 = 0.025 = 2.5%
EJERCICIO 24.24
Resuelva el problema 24.23, pero en los incisos a y b, determine las velocidades de corte y las vidas de las herramientas para la máxima velocidad de producción.
SOLUCION DEL EJERCICIO
Herramientas HSS:
(a) Ct = $ 20/15 + 2,00 = US $ 3.33. Co = $ = $ 40/hr 0.667/min
Vmax = 80 / [(1/.13 - 1) (3, 0)] = 0,130 80 / [6, 69 x 3)] 0,130 = 54 m / min (B) Tmax = (1/0.13 - 1) (3) = 6, 69 (3) = 20, 0 min
(C) Tm
np = 20.0/3.53 = 5, 66
= 3, 53 min
np = 5
Tc = 2.5 + 3.53 + 3.0 / 5 = 6.63 min (D) Cc = 0.667 (6.63) + 3.33 / 5 = $ 5.09 (E) El tiempo para completar lote = 2.5 (60) + 150 (6,63) = 1144,5 min = 19.08 h.
Tasa de producción Rp = 150 h = 7,86 /19.08 (F) Porcentaje de tiempo de corte = 150 (3.53) / 1144.5 = 0.463 = 46,3%
Herramientas de carburo cementado: (a) Ct = $ 06.08 = $ 1.33. Co = $ = $ 40/hr 0.667/min Vmax = 650 / [(1/.30 - 1) (1.0)] 0.30 = 650 / [(2, 33 x 1, 0)] 0.30 = 504 m / min (B) Tmax = (1/0.30 - 1) (1, 0) = 2, 33 (1, 0) = 2.33 min
= 0, 38 min (C) Tm =
np = 2.33/0.38 = 6.13 np= 6 Tc = 2.5 + 0.38 + 1.0 / 6 = 3.05 min (D) Cc = 0.667 (3, 05) + 1, 33 / 6 = $ 2.25c (E) El tiempo para completar lote = 2.5 (60) + 150 (3,05) = 607 minutos = 10,12 h.
Tasa de producción Rp = 150 h = 14,82 /10.12 (F) Porcentaje de tiempo de corte = 150 (0,38) / 607 = 0.094 = 9,4%
Cerámica de herramientas: (a) Ct = $ 6.10 = $ 1.67 Co = $ = $ 40/hr 0.667/min Vmax = 3500 / [(1/.6 - 1) (1.0)] 0.6 = 3500 / [0,667 x 1, 0] 0,6 = 4.464 m / min Tmax = (1/0.6 - 1) (1) = 0,667 (1) = 0,667 min
EJERCICIO 24.25
Se usa una maquina de fresado vertical utiliza para perforar el diámetro interno de un gran lote de piezas en forma de tubo. El diámetro = 28,0 y en la longitud del agujero = 14,0 pulgadas actuales condiciones de corte son: velocidad = 200 m / min, piensos = 0,015 en / rev, y la profundidad = 0,125 pulg Los parámetros de la ecuación de Taylor para la herramienta de corte en la operación son: n = 0,23 y C = 850 (pies / min). El tiempo de cambio de herramienta = coste mínimo 3.0, y herramientas = $ 3.50 por filo de corte. El tiempo requerido para cargar y descargar las piezas = 12,0 min, y el costo de tiempo de máquina en este molino aburrido = $ 42.00/hr. La administración ha decretado que la tasa de producción se incrementará en un 25%. ¿Es eso posible? Supongamos que la alimentación debe permanecer sin cambios con el fin de lograr el acabado de la superficie requerida. ¿Cuál es la tasa de producción actual y la tasa máxima producción posible para este trabajo?
SOLUCION DEL EJERCICIO
A la velocidad de funcionamiento actual v = 200 m / min: T = (850/200) 1/.23 = 540 min Tm =
= 34, 2 min
np = 540/34.2 = 15 Tc = 12 + 34.2 + 3.15 = 46.4 min Rc = 60/46.4 = 1,293 h Buscar Vmax para comparar con la velocidad de operación actual. Vmax = 850 / [(1/.23 - 1) (3, 0)] = 0, 23 850 / [(3,348 x 3, 0)] 0.23 = 500 m / min Tmax = (1/.23 - 1) (3, 0) = 3,348 (3, 0) = 10,0 min Tm =
= 13, 7 min
np = 10/13.7 = 0,73 Tc = 12 + 13,7 + 3/.73 = 29,8 min Rc = 60/29.8 = 2.01
