Implementación de un prototipo de máquina automática dobladora de alambre para fabricación de resortes
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http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/32819| Title: | Implementación de un prototipo de máquina automática dobladora de alambre para fabricación de resortes |
| Authors: | Medina Cascante, Scarlet Mabel Suárez Crespín, Sandy Sofía |
| Advisor: | Zambrano García, José Alexander |
| Abstract: | This degree project aims at the implementation of a prototype automatic wire bending machine for the manufacturing of helical compression springs, focused on improving the precision and efficiency of the production process compared to manual methods used in small industrial workshops. Currently, springs are fundamental components in multiple industrial sectors such as automotive, agricultural, medical, and general industry, due to their ability to store mechanical energy, absorb impacts, and maintain constant forces within dynamic systems. However, despite the high demand and the technical requirements in parameters such as length, pitch, and number of coils, a large portion of their production in small-scale environments continues to be carried out manually, which limits uniformity, increases production time, and makes compliance with quality standards more difficult. As a response to this problem, the design and construction of an automated prototype capable of manufacturing compression springs from 22-gauge steel wire is proposed, allowing the user to configure parameters such as length and pitch through a Human–Machine Interface (HMI). The system integrates mechanical, electrical, and control components, combining two NEMA 17 stepper motors for the wire feeding and forming system, a servomotor for the cold cutting mechanism, a power supply, and a control system based on Arduino with A4988 drivers and a Nextion touchscreen display. The project development included structural mechanical design modeled in SolidWorks, stress analysis using the Von Mises criterion, evaluation of displacements and unit strains, as well as power calculations, bending forces, cutting forces, and the dimensioning of shafts, gears, and transmission elements. Fundamental theoretical principles of helical compression springs were also considered, including Hooke’s Law, geometric design parameters, lateral buckling stability, and material selection according to ASTM standards. |
| Translated abstract: | En este trabajo de titulación se tiene como objetivo la implementación de un prototipo de máquina automática dobladora de alambre para la fabricación de resortes helicoidales de compresión, orientado a mejorar la precisión y eficiencia del proceso productivo frente a los métodos manuales utilizados en pequeños talleres industriales. En la actualidad, los resortes constituyen elementos fundamentales en múltiples sectores industriales, como automotriz, agrícola, médico e industria en general, debido a su capacidad para almacenar energía mecánica, absorber impactos y mantener fuerzas constantes dentro de sistemas dinámicos. Sin embargo, la alta demanda y las exigencias técnicas en parámetros como longitud, paso y números de espiras, gran parte de su fabricación en entornos de pequeña escala continúa realizándose de forma manual, lo que limita la uniformidad y aumenta los tiempos de producción y dificulta el cumplimiento de estándares de calidad. Como respuesta a este problema, se plantea el diseño y construcción de un prototipo automatizado capaz de fabricar resortes de compresión a partir de alambre de acero calibre 22, permitiendo al usuario configurar parámetros como longitud y paso mediante una interfaz hombre-máquina (HMI). El sistema integra componentes mecánicos, eléctricos y de control, combinando dos motores paso a paso NEMA 17 para el sistema de arrastre y formado del alambre, un servomotor para el mecanismo de corte en frío, una fuente de alimentación y un sistema de control basado en Arduino con drivers A4988 y pantalla táctil Nextion. El desarrollo del proyecto incluyó el diseño mecánico estructural modelado en SolidWorks, el análisis de esfuerzos mediante el criterio de Von Mises, evaluación de desplazamientos y deformaciones unitarias, así como el cálculo de potencia, fuerzas de flexión, fuerzas de corte y dimensionamiento de ejes, engranajes y elementos de transmisión. Se consideraron además los principios teóricos fundamentales de los resortes helicoidales de compresión, incluyendo la Ley de Hooke, parámetros geométricos de diseño, estabilidad frente al pandeo lateral y selección de materiales adecuados según normas ASTM. |
| Keywords: | MÁQUINA DOBLADORA RESORTES ALAMBRE AUTOMATIZACIÓN RESORTES HELICOIDALES COMPRESIÓN |
| Issue Date: | 2026 |
| URI: | http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/32819 |
| Language: | spa |
| Appears in Collections: | Grado |
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