Este documento de tesis tiene el propósito de describir una metodología para obtener
nubes de puntos que representen a superficies (o parches de geometría compleja) de
piezas mecánicas que pueden ser replicadas en la industria. Estos puntos se obtuvieron
utilizando el método de interpolación superficial B-Spline que deben cumplir un
margen de error conocido y controlado de acuerdo a las tolerancias de fabricación
utilizados en estos procesos de fabricación.
En primer lugar en este documento se describió los antecedentes y estudios previos
respecto a este tema a desarrollar; los problemas presentes en la fabricación de
réplicas de piezas mecánicas y la propuesta solución que establece esta metodología
de investigación para solucionarlos a través de una hipótesis dada. A continuación se
realizó una descripción de los diversos conceptos teóricos necesarios para poder
interpolar con este tipo de superficie (curvas paramétricas, curvas Spline, superficie de
Bézier, superficie B-Spline, etc.) y las tecnologías utilizadas en el proceso de
digitalización especialmente si se digitalizó en una Máquina de Medición por
Coordenadas (MMC).
Después se describió las dos etapas para desarrollar esta metodología de investigación
a partir de una hipótesis planteada. También se explicó cómo se realizó la validación
este método a través de la definición del margen de error matemático aplicado en
casos teóricos y en superficies de dos moldes mecánicos. Con este método de trabajo
que he propuesto planteo optimizar el proceso de fabricación de réplicas de piezas
mecánicas que contengan superficies básicas geométricas y superficies complejas.
Enseguida se analizó superficies de modelos básicos geométricos con definición
matemática conocida (esfera, cono y cilindro), muy comunes en piezas mecánicas
industriales. Se calculó ciertos puntos de control1 representativos de la superficie
siguiendo sus directrices (estos puntos tuvieron una relación directa con las
direcciones de digitalización de los mismos).Luego se realizó la interpolación superficial
B-Spline con el programa en MATLAB2 teniendo en cuenta los grados de libertad de este tipo de superficies. Después se estimó el error matemático utilizando el programa
MATLAB a partir del concepto de traslación y rotación de ejes coordenados o de ejes
locales. Este error se calculó con las distancias verticales en este sistema local desde
los puntos interpolados con respecto a los puntos que pertenecen a la superficie de
referencia. Posteriormente se seleccionó la nube de puntos que no exceda un margen
de error admisible por lo que fue exportado a un programa CAD3 – CAM4 logrando
obtener un molde que contenga esta superficie. Finalmente se realizó la simulación de
fabricación de este molde en una máquina de control numérico CNC5. Al finalizar esta
primera etapa de este método de investigación se comprobó que es tipo de superficies
B-Spline es adecuado para replicar superficies de piezas mecánicas no sólo en
superficies básicas sino que estás convertidas en parches pueden representar a
superficies más complejas como se va a ver más adelante.
Luego se analizó las superficies de dos componentes mecánicos para obtener las
réplicas de estas superficies a través de una nube de puntos. Se digitalizó los puntos
representativos o de control en estas piezas mecánicas de acuerdo a direcciones
compatible con el método de interpolación; obteniendo la información de un palpador
de contacto que se encuentra en una Máquina de Medición por Coordenadas.
También se interpoló la nube puntos utilizando superficies B-Spline. Como en los casos
anteriores se determinó el error matemático, obteniendo la nube de puntos
definitivos, que con la ayuda de una interfaz gráfica CAD-CAM se determinaron los
moldes respectivos que fueron finalmente simulados en su manufactura con una
máquina CNC. Al finalizar esta segunda etapa se validó esta metodología de trabajo
que se puede aplicar en el proceso de manufactura de réplicas de superficies de piezas
mecánicas.
Finalmente a través de las conclusiones y recomendaciones de este documento se
planteó la necesidad de aportar este método de trabajo de investigación para estos
procesos de fabricación muy útiles en la industria. Además les va servir de aporte a los
alumnos de pregrado y maestría de la especialidad de Ingeniería Mecánica para que
los que deseen sigan investigando la aplicación de estas superficies en la industria. / Tesis
| Identifer | oai:union.ndltd.org:PUCP/oai:tesis.pucp.edu.pe:20.500.12404/5275 |
| Date | 29 April 2014 |
| Creators | Quevedo Dioses, Fernando Ygnacio |
| Contributors | Tupia Anticona, Walter Mariano |
| Publisher | Pontificia Universidad Católica del Perú, PE |
| Source Sets | Pontificia Universidad Católica del Perú |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf, application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/pe/ |
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