Manufactura de catalinas para motocicletas caso de producción en el Ecuador

In this project, the feasibility of producing motorcycle sprockets in Ecuador is analyzed. The engineering design of the sprocket concerning the CAD, manufacture and heat treatment for this part is also discussed. Conclusions are made about the cost analysis for this project. The procedure to model the sprocket using a computer aid design CAD software, is explained. After that, 12 procedures to manufacture sprockets are analyzed considering their local applicability. Three different types of raw materials are considered. These may be steel rods of different diameters and lengths, or a hot rolled steel plate. Then, the different cutting methods like plasma, laser, water jet cutting and punch pressing are analyzed. The teeth of the sprocket may be machined by cutting tools like: the gear hobbing machine, mechanical milling machine and CNC milling machine; or by laser cutting. Afterwards, the sprocket's teeth must be heat treated by induction heating and followed by quenching. Finally the sprockets need to be galvanized and packed for sale. For the cost analysis, updated quotations of machines and raw materials are obtained. Also, operational costs and production capacity is discussed. The final cost of the 12 manufacturing options in the year 0th are obtained to choose from them the top 4 options with the lowest unit cost. Production, sales, machinery costs, labor, input resources and expenses of these 4 methods are projected to 5 years to select the method that provides the most competitive price in the market. From all the manufacture methods studied in this work two are considered the most appropriated, based in the results of the cost analysis: 1) The one that uses 8 mm steel plates as raw material, laser cutting for the teeth and all internal holes, quenched after induction heating at 500 KW at 100 Hz for 28 seconds, quenched in water and galvanized; is the most appropriate method. 2) The second most feasible method is the one that uses the same raw material but uses a punch press to blank the discs from the plate, a plasma CNC cutting machine to cut the inside holes, a hobbing machine for the sprocket's teeth, a tapping machine to drill the 4 bolt holes and the same quenching and galvanizing procedures named before. In the cost analysis the 4 most suitable manufacturing options are discussed in details. It was found that the project is economically attractive considering a MARR of 5.5%. Considering an optimistic, realistic and pessimist scenery the manufacturing processes from most favorable to the least favorable processes are 10, 12, 8 and 9.En este trabajo se analiza la viabilidad de producir catalinas para motocicletas en el Ecuador. Además se detalla la ingeniería aplicada para producir esta pieza al explicar los criterios de diseño, manufactura y tratamiento térmico. Finalmente, se desarrolla un detallado análisis financiero. Se presenta el procedimiento para diseñar una catalina asistido por un programa de computadora CAD. Luego se analizan 12 opciones de procedimientos de manufactura para producir catalinas, seleccionados por su aplicabilidad a nivel local. Se revisan los tipos de materia prima que pueden ser ejes de diferentes diámetros y longitudes, o planchas de acero. Se consideran los distintos métodos de corte posibles, como corte con plasma, láser, hidrocorte y troquelado. Los dientes pueden ser maquinados con herramientas de remoción de viruta como lo son: la talladora de engranajes con fresa madre o fresa convencional y maquinado CNC; o con corte láser. Luego se debe templar los dientes de la catalina utilizando el método de inducción, para finalmente galvanizar, y empacar el producto. En el análisis financiero se obtienen proformas actualizadas de maquinaria y materia prima, así como los costos de operación y capacidad de producción. Se calcula el costo del producto final para 12 opciones de manufactura (combinaciones de procesos para obtener la materia primar, el corte de dientes, acabado, etc.) en el año 0 para luego elegir las 4 opciones con el menor costo unitario. Se proyecta a 5 años la producción, las ventas, costo de maquinaria, mano de obra, insumos y gastos de estos 4 procesos de manufactura con el fin obtener el método que produce la catalina con el precio más competitivo del mercado. De todos los métodos analizados en este trabajo, basado en el análisis financiero, se concluye que el método más idóneo es el utilizar como materia prima planchas de acero de 8 mm de espesor; realizar el corte total de la catalina, incluyendo dientes y todos los agujeros internos, con cortadora láser y realizar el tratamiento térmico de los dientes por inducción con una fuente de 500 KW a 100 Hz durante 28 segundos seguido de un temple en agua. Como segunda opción, se considera el usar la misma materia prima para obtener los discos con troqueladora, cortar los agujeros con plasma, maquinar los dientes con la talladora de engranajes con fresa madre y perforar los agujeros para pernos con un taladro de banco. En ambos casos, se realiza la inducción antes mencionada, el galvanizado y el empacado. Se desarrolló un estudio detallado mediante análisis por elementos finitos de los parámetros óptimos (de densidad de corriente y frecuencia) para aplicar de forma eficiente el proceso de calentamiento por inducción de los dientes de la catalina. En el análisis financiero se analizan las cuatro opciones más idóneas de manufactura y si el proyecto es económicamente atractivo al considerar una TMAR de 5.5%. Considerando un escenario optimista, uno realista y uno pesimista se obtiene los procesos de manufactura del más favorable al menos favorable, que son los procedimientos 10, 12, 8 y 9