Variation propagation of bench vises in multi-stage machining processes

Comunicación presentada a MESIC 2019 8th Manufacturing Engineering Society International Conference (Madrid, 19-21 de Junio de 2019)Variation propagation has been successfully modeled by the Stream of Variation (SoV) approach in multistage machining processes. However, the SoV model basically supports 3-2-1 fixtures based on punctual locators and other workholding systems such as conventional vises are not considered yet. In this paper, the SoV model is expanded to include the fixture- and datum-induced variations on workholding devices such as bench vises. The model derivation is validated through assembly and machining simulations on Computer Aided Design software. The case study analyzed shows an average error of part quality prediction between the SoV model and the CAD simulations of 0.26%

Design of a machine to rectify ceramic tiles for laboratory tests

Ponència presentada a 9th Manufacturing Engineering Society International Conference (MESIC 2021) 23rd-25th June 2021, Gijόn, SpainThe tile rectification process, also called squaring, consists of machining the edges of the tile to make them straight, parallel two by two and perpendicular to the other two in addition to controlling the size of the tile (calibrating). The current industrial lines are based on multiple heads (abrasive wheels) where the characterization of the process in terms of product quality and power consumption is hard to be conducted. In this work we present a laboratory machine equipped with a single grinding wheel to be used for testing and simulating the working conditions of a conventional rectification tile. The specifications of the machine that are required and the analysis of the different functional systems designed (clamping and motion, cutting, cooling, structure/enclosure, and electrical/control system) is reported. This machine may lead researchers to characterize the rectification process and propose actions for improving the efficiency and the sustainability of the industrial process

Influencia de los defectos geométricos en la superficie de contacto de un disipador de calor, orientado a la asignación de sus tolerancias de fabricación

Comunicación presentada en el XXI Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica, celebrado en Elche en Noviembre de 2016.Las desviaciones de la geometría real en los componentes fabricados respecto de la geometría ideal tratada durante el diseño provocan la aparición de anomalías durante el funcionamiento de componentes ensamblados, siendo necesario limitar estas desviaciones mediante una apropiada síntesis de tolerancias (su especificación y la asignación de sus valores) de modo que se garantice la funcionalidad. Esta síntesis de tolerancias se deberá llevar a cabo efectuando un estudio detallado de cómo las desviaciones de fabricación afectan a la función, y asignando valores de las tolerancias atendiendo a criterios de capacidad y de costes de fabricación. Sin embargo, las relaciones entre el valor de las tolerancias y la calidad de funcionamiento no están siempre claras, por lo que las tolerancias se especifican asignando valores "habituales" o recomendados. Este proceder es frecuente y lleva a que se establezcan, con gran frecuencia, esquemas inconsistentes de tolerancias, que conducen a asignar valores para las tolerancias excesivamente estrechos. Como consecuencia de todo ello las piezas resultan caras y el propio funcionamiento del conjunto puede incluso no quedar garantizado. En este trabajo se analiza un sistema compuesto por un circuito integrado (CI) y un disipador de calor sobre él montado, estudiando cómo influyen los errores de fabricación presentes en la superficie del disipador en la capacidad de transmisión de calor en la zona de contacto entre CI y disipador, siendo el requisito funcional la transmisión de una cantidad de calor Q definida bajo unas condiciones de contorno ambientales. Como resultado se obtendrán las ecuaciones funcionales que ligan el RF con la tipología y magnitud de los errores, particularizado para el caso concreto de los defectos de rugosidad superficial en la superficie del CI

Estudio de los factores de transmisión de la variabilidad dimensional en la fabricación de baldosas cerámicas

Comunicación presentada en el XXI Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica, celebrado en Elche en Noviembre de 2016.Uno de los principales problemas en la fabricación de pavimento en la industria cerámica es la variabilidad dimensional tras la cocción del producto cerámico que ocasiona la clasificación del producto en diferentes calibres o calidades dimensionales. A pesar del conocimiento extenso del proceso de fabricación de las baldosas cerámicas, pocos son los trabajos que buscan analizar las interacciones entre las diferentes etapas del proceso para estimar la variación dimensional final del producto. Un análisis global del proceso permitiría realizar modificaciones de puntos de operación en ciertas etapas para minimizar la variabilidad, o estudiar en detalle las etapas críticas del proceso sobre las que implementar acciones de mejora. Este trabajo muestra un estudio del proceso global de fabricación de las baldosas cerámicas y la aplicación de la metodología Stream-of-Variation para el modelado de la propagación de errores entre las diferentes etapas del proceso.Este trabajo ha sido financiado por la Generalitat Valenciana en su programa de ayudas a proyectos de I+D para grupos emergentes convocatoria 2015, proyecto GV/2015/091

Incorporation of form deviations into the matrix transformation method for tolerance analysis in assemblies

Comunicación presentada a MESIC 2019 8th Manufacturing Engineering Society International Conference (Madrid, 19-21 de Junio de 2019)Mathematical models for tolerance representation are used to assess how the geometrical variation of a specific component feature propagates along the assembly, so that tolerance analysis in assemblies can be carried out using a specific tolerance propagation method. Several methods for tolerance analysis have been proposed in the literature, being some of them implemented in CAD systems. All these methods require modelling the geometrical variations of the component surfaces: parametric models, variational models, DoF models, etc. One of the most commonly used models is the DoF model, which is employed in a number of tolerance analysis methods: Small Displacement Torsor (SDT), Technologically and Topologically Related Surfaces (TTRS), Matrix Transformation, Unified Jacobian–Torsor model. However, none of the DoF-based tolerance analysis methods incorporates the effect of form deviations. Among the non DoF-based methods, there are two that include form tolerances: the Vector Loop or Kinematic method and the Tolerance Map (T-Map) model, although the latter is still under development. In this work, a proposal to incorporate form deviations into the matrix transformation method for tolerance analysis in assemblies is developed using a geometrical variation model based on the DoF model. The proposal is evaluated applying it to a 2D case study with components that only have flat surfaces, but the proposal can be extrapolated to 3D cases

Study of additive manufacturing techniques to obtain tactile graphics

Ponència presentada a la 9th Manufacturing Engineering Society International Conference (MESIC 2021) 23rd-25th June 2021, Gijόn, SpainTactile graphics (TG) are intended to facilitate communication for people with total or partial visual impairment. For this purpose, TG include elements in relief that can be perceived through the sense of touch. TG can be fixed or portable. Fixed TG are expensive, as they are typically produced in very short runs, mostly single part production. Portable TG can be made by thermoforming polymer sheets, but a mould is still required, even though production runs are short (some tens). For this reason, the use of Rapid Manufacturing (RM) and Rapid Tooling (RT) strategies to manufacture TG can be of great interest. In this work, a literature review to study the application of Additive Manufacturing (AM) to obtain TG, both as RM and RT, is carried out. The review reveals the suitability of AM techniques to manufacture TG. In addition, some AM techniques are analysed to be used for a new type of TG, which is based on the deposition of glaze on ceramic tiles

A Sequential Inspection Procedure for Fault Detection in Multistage Manufacturing Processes

Fault diagnosis in multistage manufacturing processes (MMPs) is a challenging task where most of the research presented in the literature considers a predefined inspection scheme to identify the sources of variation and make the process diagnosable. In this paper, a sequential inspection procedure to detect the process fault based on a sequential testing algorithm and a minimum monitoring system is proposed. After the monitoring system detects that the process is out of statistical control, the features to be inspected (end of line or in process measurements) are defined sequentially according to the expected information gain of each potential inspection measurement. A case study is analyzed to prove the benefits of this approach with respect to a predefined inspection scheme and a randomized sequential inspection considering both the use and non-use of fault probabilities from historical maintenance data

Influence of surface geometry on the quality of the polishing process of glazed porous ceramic tiles

Comunicació presentada al 23rd International Congress on Project Management and Engineering CIDIP 2019 (Málaga, 10-12 July 2019)Glazed porous ceramic tiles are used for wall tiling due to their high humidity absorption, which produces deformations in them. These tiles have a good surface appearance due to its glazed layer, and polishing is not required. However, some manufacturers proceed to its subsequent polishing, obtaining high-gloss tiles. Nevertheless, the polishing process of these parts is complex because it is very difficult to obtain pieces with the flatness required for polishing, due to different contraction coefficients between the ceramic base and the glazed surface layer. In addition, during the polishing process the parts absorb water used in the process, which produces a change in its geometry, causing a decrease in productivity and a high number of defective parts. In this work a study of the geometry evolution of these pieces according to humidity content and elapsed time is carried out, and a strategy of parts pretreatment prior to polishing is proposed, which allows increasing the productivity by improving the flatness.Las baldosas cerámicas esmaltadas de gres poroso se emplean para el alicatado de paredes dada su elevada absorción de humedad, la cual produce deformaciones en las mismas. Estas baldosas presentan un buen aspecto superficial debido a la capa cristalina de esmalte, no siendo necesario su pulido. Sin embargo, algunos fabricantes proceden a su posterior pulido, obteniendo piezas de muy alto brillo. Sin embargo, el proceso de pulido de estas de piezas es muy complejo debido a que es muy difícil obtener a la salida del horno piezas con la planicidad requerida para su pulido, debido a los muy diferentes coeficientes de contracción entre la base cerámica y capa superficial de esmalte vitrificado. Además, durante el proceso de pulido las piezas absorben parte del agua empleada en el proceso, lo cual origina un cambio de su geometría, provocan un descenso de la productividad y un elevado nivel de defectos. En el trabajo propuesto se realiza un estudio de la evolución de la geometría de estas piezas en función del contenido de humedad y del tiempo transcurrido, y se propone una estrategia de tratamiento de las piezas previo al pulido que permite incrementar la productividad al mejorar la planicida

Influence of different cooling techniques on the surface roughness in milling operations of carbon steels

Comunicació presentada al 22rd International Congress on Project Management and Engineering CIDIP 2018 (Madrid, 11-13 July 2018)In machining processes the use of coolants and lubricants in the cutting zone is critical to reduce cutting forces, facilitate the chip removal and improve the surface quality of the workpiece. However, the influence of different coolant/lubricant techniques on the surface finish depends on many factors, such as the geometry of the cutting tool, material of the workpiece, cutting conditions, and so on. This paper studies the effect of different lubrication techniques such as: internal coolant, external coolant, dry cutting, air coolant and MQL lubrication (Minimum Quantity Lubrication) on the surface finish and the advantages and disadvantages of these systems for milling carbon steels. The study fundamentally analyzes the variations in roughness due to the built-up edge (BUE) and the minimum chip thickness in relation to the type of lubrication / cooling used.En los procesos de mecanizado la refrigeración / lubricación de la zona de corte es fundamental para conseguir menores fuerzas de corte, facilitar el arranque de viruta y mejorar la calidad superficial de la pieza. Sin embargo, la influencia de las diferentes técnicas en el acabado superficial depende de muchos factores, como la geometría de la herramienta de corte, material de la pieza de trabajo, condiciones de corte, etc. En esta comunicación se estudia el efecto de diferentes técnicas de lubricación como: lubricación interna, externa, en seco, con aire y con MQL (Minimum Quantity Lubrication) sobre el acabado superficial y se presentan las ventajas e inconvenientes de estos sistemas para el fresado de aceros al carbono. El estudio analiza fundamentalmente las variaciones de rugosidad debidas al efecto de filo recrecido (Built-up Edge, BUE) y del espesor mínimo de viruta en relación con el tipo de lubricación / refrigeración emplead

Specifications for designing ceramic tactile graphics for collective and inclusive use

Comunicació presentada al 23rd International Congress on Project Management and Engineering CIDIP 2019 (Málaga, 10-12 July 2019)La baldosa cerámica “Kersigns” constituye un nuevo tipo de gráficos tangibles inclusivos orientados a personas con discapacidad visual. Estos gráficos tangibles se obtienen mediante un novedoso sistema de fabricación basado en el uso de materiales, técnicas y conocimientos propios de la industria cerámica, presentando unas excelentes propiedades para su uso como gráficos tangibles fijos para uso tanto exterior como interior, si bien presentan algunas limitaciones en cuanto su capacidad para reproducir alturas y una gran diversidad de texturas. Cuando se diseña un grafico tangible inclusivo para uso colectivo es necesario tener presente las normativas y recomendaciones existentes referentes a geometrías a reproducir y sus dimensiones, de modo que su exploración háptica sea apropiada. Además, a estos requerimientos de diseño se han de incorporar aquellos relativos a la técnica utilizada para materializar dicho gráfico (mecanizado, fundición, etc.). En el trabajo propuesto se exponen las especificaciones de diseño que se han de aplicar para el desarrollo de los gráficos tangibles “Kersigns”. El trabajo se complementa con una aplicación práctica consistente en el desarrollo del gráfico tangible que reproduce el campus de la Universidad Jaume I de Castellón con el fin de mejorar la inclusión de personas con discapacidad visual.Ceramic tile "Kersigns" is a new and recent type of inclusive tactile graphics adapted to people with visual impairment. These tactile graphics are obtained using a novel manufacturing system based on the use of materials, techniques and knowledge typical of the ceramic industry. These graphics have excellent properties for use as fixed tactile graphics for both indoor and outdoor environment use, although they have limitations to reproduce distinct heights and a great diversity of textures. When an inclusive tactile graphic for collective use is designed, it is necessary to consider existing regulations and recommendations regarding geometries to be reproduced and their dimensions, in order that their haptic exploration is appropriate. In addition, these design requirements must include those relating to the technique used to materialize the graphic (machining, casting, etc.). In the proposed work, the most significant design specifications to apply for the development of tactile graphics "Kersigns" are exposed. The work is complemented with a practical application consisting in the development of the tactile graphic that reproduces the campus of Jaume I University of Castellón, in order to improve the inclusion of persons with visual disabilities