Utillaje

Definición

Utillaje es un conjunto de instrumentos y herramientas que optimizan la realización de las operaciones de proceso de fabricación, mediante el posicionamiento y sujeción de una pieza o conjunto de piezas a un sistema de referencia, para poder ejecutar operaciones de diversa índole.

Pato de garra,Plase II Herramientas universales

Finalidad del utillaje

La aplicación de los utillajes permite:

• Reducir los tiempos de fabricación.
• Disminuir los costes de producción.
• Mayor precisión en la fabricación.
• Alto grado de uniformidad.
• Intercambiabilidad.

Tipos de Utillajes

Podemos hacer una clasificación genérica según su:

• Aplicación, es decir si se va ha realizar operaciones de tipo mecanizado, ensamblaje, almacenamiento o inspección.
• Máquina: Tipo y nivel del sistema de automatización de fabricación.
• Dedicación, según si lo que se tiene en cuenta son el número de piezas o el numero operaciones de utillaje.
• Uso principal, ya sea con el objetivo de posicionar y sujetar (Fixture) o actuar de guía para la herramienta (Jib).
• Productividad y versatilidad, que en este caso nos encontramos con utillaje estándar, utillaje dedicado a operaciones específicas o flexibles.

El utillaje estándar nos permite un bajo volumen de trabajo de producción y son más genéricas y flexibles, como por ejemplo ocurre con las mordazas, bridas, plato de garras, etc. Las dedicadas permiten operaciones y componentes específicos en altos volúmenes de producción, diseñadas bajo especificaciones según la planificación del proceso. Y por último las flexibles que combinan la ventaja de la flexibilidad del utillaje estándar con la productividad del utillaje dedicado.

Consideraciones para el diseño y selección de un utillaje

Si atendemos al proceso de fabricación, hay que tener en cuenta el tipo de molde bien sea abierto-cerrado, macho-hembra…, la temperatura de curado, precisión deseada y accesorios. Por otro lado y también importante, los requisitos estructurales, si se va a realizar operaciones a alta temperatura, tenemos que tener en cuenta la rigidez, resistencia y estabilidad dimensional de los mismos. Y por último la exigencias dimensionales y tolerancias del acabado de la pieza ya que dependiendo del tipo de utillaje que seleccionemos las dimensiones finales pueden variar notablemente y en trabajos de precisión no se deben permitir (ya que en posteriores operaciones de ensamblado, puede llevar a erro), y por ello debemos de tener en cuenta las características de dilatación del propio utillaje.

Requisitos y tipos de materiales más comunes en el utillaje

Los materiales más comunes para la fabricación de utillaje, teniendo en cuenta, la densidad, la capacidad calorífica específica, conductividad térmica, temperatura límite y coste, podemos destacar el Invar, Acero, Aluminio, Electroconformado del níquel, los materiales compuestos (CFRP, carbon Fibre Reinforced Polymer y CFRP, Glass Fibre Reinforced Polymer), cerámicos y siliconas aunque este último tiene un uso exclusivo como utillaje auxiliar para geometrías complejas e interiores de las piezas.

• Invar:

Ventaja:estabilidad dimensional,bajo coeficiente de expansión, alta conductividad y duraderos. Inconvenientes:alto coste y peso

• Acero:

Ventajas: alta conductividad, soldable y bajo coste. Inconvenientes: baja estabilidad dimensional a altas temperaturas yalta densidad.

• Aluminio:

Ventajas:fácil de mecanizar, alta conductividad térmica,baja densidad y bajo coste. Inconvenientes: baja rigidez a temperaturas superiores a los 180ª.

• Níquel:

Ventajas:Porosidad cero, estanqueidad perfecta,resistente a la corrosión,geometrías complejas. Inconvenientes: Alto coste y coeficiente de expansión térmico similar al Acero.

• Materiales compuestos (CFRP,GFRP):

Ventajas:Buena estabilidad dimensional, ligeros, buena resistencia química y evita problemas de dilatación. Inconvenintes:A elevadas temperatura, baja vida de utilización.

• Cerámicas:

Ventajas:Bajo coeficiente de expansión térmica, resistente a altas temperaturas. Inconvenientes:Fragilidad, largo tiempo de calentamiento y enfriamiento y mecanizado difícil.

• Silicona:

Ventajas:Modelos de geometrías complejas y bajo coste. Inconvenientes:Difícil control dimensional, baja durabilidad.

Referencias

1.Ministerio de Educación (1995). Fabricación mecánica: Construcciones metálicas. España: Ministerio de Educación. OCLC 8436925866. 

2.Ciriaco, Carlos. «Utillaje máquinas herramientas». Consultado el 15 de noviembre de 2011. 

3.Waschinger, Anton Waschinger (1977). Guia para el diseño de utillajes,Biblioteca del mecánico. Gustavo Gili, 1977. OCLC 8425203775, 9788425203770. 

Material	Ventajas	Inconvenientes
Invar	• Estabilidad dimensional • Bajo coeficiente de expansión • Alta conductividad • Duraderos	• Alto coste • Peso
Acero	• Alta conductividad • Soldable • Bajo coste	• Baja estabilidad dimensional a altas temperaturas • Alta densidad
Aluminio	• Fácil de mecanizar • Alta conductividad térmica • Baja densidad • Bajo coste	• Baja rigidez a temperaturas superiores a los 180ª
Niquel	• Porosidad cero • Estanqueidad perfecta • Resistente a la corrosión • Geometrías complejas	• Alto coste • Coeficiente de expansión térmico similar al Acero
Materiales Compuestos(CFRP,GFRP)	• Buena estabilidad dimensional • Ligeros • Buena resistencia química • Evita problemas de dilatación, según fibras	• A elevadas temperatura, baja vida de utilización
Cerámicas	• Bajo coeficiente de expansión térmica • Resistente a altas temperaturas	• Fragilidad • largo tiempo de calentamiento • Largo tiempo de enfriamiento • Mecanizado difícil
Silicona	• Modelos de geometrías complejas • Bajo coste	• Difícil control dimensional Durabilidad