Estrategias pedagógicas en el proceso de aprendizaje de Manufactura por Mecanizado utilizando ...

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Estrategias pedagógicas en el proceso de aprendizaje de
Manufactura por Mecanizado utilizando software CAM
(Manufactura asistida por computador), en el programa de
Ingeniería Mecánica de la Universidad Central.

PEDRO WILLIAM PÉREZ OROZCO

Línea de Investigación: Docencia universitaria y educación y sociedad

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA
FACULTAD DE EDUCACIÓN
MAESTRÍA EN EDUCACIÓN
BOGOTA D.C.
2016

1
Estrategias pedagógicas en el proceso de aprendizaje de
Manufactura por Mecanizado utilizando software CAM
(Manufactura asistida por computador), en el programa de
Ingeniería Mecánica de la Universidad Central.

PEDRO WILLIAM PÉREZ OROZCO

DIRECTOR: ING. José Mauricio Reyes Vergara

UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA
FACULTAD DE EDUCACIÓN
MAESTRÍA EN EDUCACIÓN
BOGOTA D.C.
2016

2
DEDICATORIA

A DIOS.
A Blanca mi esposa.
A Laura y Sergio mis hijos.

3
AGRADECIMIENTOS

Sobre cualquier otra persona agradezco a DIOS, quien me ha dado siempre la
posibilidad de crecer en lo personal, lo familiar y en lo profesional.
A mi esposa, quien ha sido mi apoyo, a mis hijos quienes me han impulsado.
A mis compañeros de trabajo por su aliento y colaboración
Al Ingeniero José Mauricio Reyes Vergara, por su dirección.
A Marta Baracaldo, directora de la Escuela de Pedagogía y Sonia Velásquez
Especialista II, de la Universidad Central.

4
Contenido

AGRADECIMIENTOS………………………………………………………...………….4
RESUMEN……………………………………………………………………...………….12
Introducción ...................................................................................................................................... 14
1. IDENTIFICACIÓN Y ANTECEDENTES DEL PROBLEMA ..................................................................... 18
2. OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 20
2.1 GENERAL .................................................................................................................................. 20
2.2 ESPECÍFICOS ............................................................................................................................ 20
3. ALCANCE DEL PROYECTO .............................................................................................................. 21
4. LIMITACIONES DEL PROYECTO ...................................................................................................... 22
5. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................................... 23
6. MARCO TEÓRICO ........................................................................................................................... 26
7 MÉTODO DE INVESTIGACIÓN ......................................................................................................... 38
8 TRABAJO DE CAMPO. ............................................................................................................... 39
8.1 Diseño de las encuestas. .......................................................................................................... 39
8.1.1 Cuestionario de preguntas exploratorias .......................................................................... 39
8.1.2 Cuestionario en formato de estudio .................................................................................. 41
8.1.3 Cuestionario estructurado para el diagnóstico de entrada ................................................ 43
8.2 Estructura de la encuesta ......................................................................................................... 51
8.3 Ficha Técnica. ......................................................................................................................... 55
9. SISTEMATIZACIÖN DEL CUESTIONARIO DE DIAGNOSTICO ......................................... 56
9.1. Organización de las áreas de estudio. ..................................................................................... 56
9.2. Resultado de la evaluación ..................................................................................................... 56
9.2.1 Dibujo de Ingeniería. ........................................................................................................ 57
9.2.2 Diseño para fabricación de partes. .................................................................................. 61
9.2.3 Materiales de trabajo. ...................................................................................................... 66
9.2.4 Parámetros de mecanizado. ............................................................................................. 70
9.2.5 Operaciones tipo CAM. .................................................................................................... 74
9.3 Resultados de la evaluación .................................................................................................. 80
10 LOS DISPOSITIVO PEDAGÓGICO ............................................................................................ 84
5
10.1. Definición de los dispositivos ............................................................................................... 84
10.2. EL SEMINARIO. ..................................................................................................................... 85
10.3 LA CLASE ............................................................................................................................. 85
10.3.1 LA CLASE MAGISTRAL ..................................................................................................... 86
10.3.2 LA CLASE EXPOSITIVA ................................................................................................ 86
10.3.3 LA CLASE DIALÓGICA ...................................................................................................... 86
10.4 EL TALLER .............................................................................................................................. 87
10.5 EL LABORATORIO. .................................................................................................................. 87
10.6 ESTUDIO DE CASO. ................................................................................................................ 87
10.7 EL PROYECTO INTEGRADO .................................................................................................... 88
10.8 EL PROYECTO DE INTERVENCIÓN .......................................................................................... 88
11 SELECCIÓN DEL DISPOSITIVO PEDAGÓGICO. ........................................................................ 89
11.1. Método de selección. ........................................................................................................... 89
11.2. Evaluación de los dispositivos. ............................................................................................. 91
11.2.1. Parámetro de análisis: Dibujo de Ingeniería ................................................................. 91
11.2.2. Parámetro de análisis: Diseño para fabricación de partes ............................................ 92
11.2.3. Parámetro de análisis: Materiales de trabajo. .............................................................. 93
11.2.4. Parámetro de análisis: Parámetros de mecanizado. ..................................................... 94
11.2.5. Parámetro de análisis: Operaciones tipo CAM ............................................................. 95
11.3 RESUMEN DEL PROCESO DE ANÁLISIS. ................................................................................ 96
11.4 PROYECTO INTEGRADO COLABORATIVO .............................................................................. 97
12 PROPUESTA DE TRABAJO (PROTOCOLO). .................................................................................. 102
12.1 OBJETO DE ESTUDIO: .......................................................................................................... 102
12.2 COMPETENCIAS: .................................................................................................................. 102
12.3 CONTENIDO ........................................................................................................................ 102
12.4 MAPA CONCEPTUAL ........................................................................................................... 103
12.5 METODOLOGÍA DE TRABAJO. .............................................................................................. 104
12.6 ALCANCE. ............................................................................................................................. 104
12.7 PLANIFICADOR DE APRENDIZAJE BASADO EN PROYECTOS. ............................................... 105
12.7.1 Resumen del proyecto. ................................................................................................ 105
12.7.2 Preguntas esenciales. ................................................................................................... 105
12.7.3 Productos. .................................................................................................................... 106
6
12.7.4 Objetivos de aprendizaje. ........................................................................................ 106
12.7.5 Carta de Gantt del proyecto. ........................................................................................ 107
12.7.6 Exhibición. .................................................................................................................... 108
12.7.7 Difusión. .................................................................................................................. 108
12.7.8 Criterios de evaluación. ................................................................................................ 109
13 RESULTADOS DE APLICACIÓN DEL DISPOSITIVO ........................................................................ 110
13.1 Dibujo de Ingeniería: ........................................................................................................... 110
13.2 Diseño para fabricación de partes: ..................................................................................... 114
13.3 Materiales de trabajo: ......................................................................................................... 118
13.4 Parámetros de mecanizado:................................................................................................ 121
13.5 Operaciones tipo CAM: ....................................................................................................... 124
14 ANÁLISIS COMPARATIVO ........................................................................................................... 130
15 CONCLUSIONES .......................................................................................................................... 147
16. Recomendaciones ............................................................................................................... 148
17. BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................................... 149
18 ANEXOS ................................................................................................................................... 154
18.1 Anexo A, Cuestionario de preguntas exploratorias ............................................................. 154
Carpeta Anexa ............................................................................................................................. 154
18.2 Anexo B, Cuestionario en formato de estudio .................................................................... 154
Carpeta anexa .............................................................................................................................. 154
18.3 Anexo C, Cuestionario estructurado para el diagnóstico de entrada ................................... 154
Carpeta anexa .............................................................................................................................. 154
18.4 Anexo D, Instrumento de evaluación inicial ....................................................................... 154
Carpeta anexa .............................................................................................................................. 154
18.5 Anexo E, Organización de las áreas de estudio ................................................................... 154
18.6 Anexo F, Matriz de relaciones ............................................................................................ 154
Carpeta anexa .............................................................................................................................. 154
18.7 Anexo G, Instrumento de evaluación final .......................................................................... 154
Carpeta anexa .............................................................................................................................. 154
18.8 Anexo H, Evaluaciones realizadas ...................................................................................... 154
Carpeta anexa .............................................................................................................................. 154

7
LISTA DE TABLAS Pág.

No.1 Fundamentos de dibujo de Ingeniería…………………………………………….………..……….42
No. 2 Parámetros de mecanizado……………………………………………………………..…...…..……...42
No. 3 Datos personales del estudiante…………………………………………………………...……...…...44
No. 4 Datos académicos…………………………………………………………………………………...……..44
No. 5 Relación entre ámbitos de desempeño y sus competencias………………..…….…..……....45
No. 6 Criterios de evaluación –Dibujo de ingeniería-……………………………………….…………51
No. 7 Criterios de evaluación –Diseño para fabricación de partes-…………………….…..……..52
No. 8 Criterios de evaluación –Materiales de trabajo-…………………………..…………...…..……53
No. 9 Criterios de evaluación – Parámetros de mecanizado-……………………………….....…….54
No. 10 Criterios de evaluación –Operaciones tipo CAM-……………………….………...….……...55
No. 11 Sistemas de proyecciones………………………………………………………………...…....……...57
No. 12 Relación de proyecciones………………………………………………………………..…....………59
No. 13 Dimensionamiento……………………………………………………………….………..…..………...60
No. 14 Acabado superficial………………………………………………………………………...…..……….61
No. 15 Ajustes y tolerancias………………………………………………………………………..…..………62
No. 16 Elementos estandarizados……………………………………………….…………………….……...64
No. 17 Elaboración CAD…………………………………………………………………..………..…...………65
No. 18 Propiedades de los materiales……………………………………………………………..………..66
No. 19 Normas de clasificación de los materiales…………………………………………...……...…..67
No. 20 Selección de materiales para mecanizado………………………………………………...……..69
No. 21 Parámetros de mecanizado……………………………………………………………………………70
No. 22 Operaciones de mecanizado……………………………………………………………...……..……71
No. 23 Aplicación de procesos……………………………………………………………………..……..…...73
No. 24 Operaciones CAM…………………………………………………………………………...……..……74
No. 25 Códigos de operaciones CAM………………………………………………………..………...……75
No. 26 Aplicación de operaciones CAM……………………………………………………..………...…..77
No. 27 Ejecución de procesos CAM………………………………………………………………..………..78
No. 28 Operación de equipos de control numérico…………………………………….…….….......….79
No. 29 Dispositivo pedagógico – Dibujo de ingeniería-…………………………………..........…..…91
No. 30 Dispositivo pedagógico – Diseño para fabricación de partes-………………….…......…92
No. 31 Dispositivo pedagógico – Materiales de trabajo-………………………………………….…93
No. 32 Dispositivo pedagógico – Parámetros de mecanizado-…………………………….…..…...94
No. 33 Dispositivo pedagógico – Operaciones tipo CAM-……………………………………..……95
No. 34 Resultado de la evaluación de los dispositivos pedagógicos…………………….……...…96
No. 35 Acciones de los integrantes del grupo de trabajo……………………………….…...…..…..101
No. 36 Sistemas de proyección………………………………..……………………………….….….….…..111
No. 37 Relación de proyecciones…………………………………………………….……….……..…...….112
No. 38 Dimensionamiento…………………………………………………………….………..…..…….……113
8
No. 39 Acabado superficial………………………………………………………..…….…..……….……..…114
No. 40 Ajustes y tolerancias…………………………………………………………….……….……...….…115
No. 41 Elementos estandarizados………………………………………………………….….…...…...……116
No. 42 CAD…………………………………………………………………………….………………..…….……117
No. 43 Propiedades de los materiales………………………………………….……………..…….....……118
No. 44 Normas de clasificación de los materiales………………………………………..…........……119
No. 45 Selección de materiales para mecanizado………………………………………..………….…120
No. 46 Parámetros de mecanizado……………………………………….……………………..…........…...121
No. 47 Operaciones de mecanizado……………………………………………………….…..……..…..…122
No. 48 Aplicación de procesos…………………………………………….……………….………..….……123
No. 49 Conocimiento de las operaciones CAM…………………….………………………………..…124
No. 50 Códigos de operación CAM………………………………….………………………………….….125
No. 51 Aplicación de las operaciones CAM…………………….…………………………..………......126
No. 52 Ejecución de las operaciones CAM……………………….………………………….……..……127
No. 53 Operación de los equipos de control numérico…….………………………………..………..128

9
LISTA DE FIGURAS Pág.
No. 1 Mapa conceptual de las acciones de trabajo para la manufactura…………………....….…27
No. 2 Modelo CAD – Solid Edge-.....................................................................................................................28
No. 3 Modelo CAM – Master CAM -………………………………………………………….……….……28
No. 4 Selección de las propiedades del mecanizado………………………………………..……….….29
No. 5 Selección de los parámetros de mecanizado…………………………………………..….…….…29
No. 6 Simulación de las operaciones de mecanizado CAM………….................................................30
No. 7 Generación del código de trabajo CAM............................................................................................30
No. 8 Verificación de los códigos de entrada al equipo de control numérico….….…................31
No. 9 Operación de mecanizado en un equipo de control numérico.................................................31
No. 10 Relaciones de proyecciones geométricas……………………………….…………...….....…...…46
No. 11 Creación de vistas principales de un volumen……………………….…………...….…………47
No. 12 Selección de operaciones de mecanizado……………………………….…………..….…….......47
No. 13 Evaluación de los sistemas de proyecciones…………………………….………...….……........58
No. 14 Evaluación de la relación de proyecciones……………………………….…..…………….….…59
No. 15 Evaluación del dimensionamiento de piezas…………………………….…..….………….……60
No. 16 Evaluación del acabado superficial………………………………….……….…..…………………62
No. 17 Evaluación de ajustes y tolerancias……………………………………….……..…………………63
No. 18 Evaluación de elementos estandarizados……………………………….……..….………………64
No. 19 Evaluación de elaboración CAD………………………………………….…….....…………………65
No. 20 Evaluación de las propiedades de los materiales…………………….…..……….………….…67
No. 21 Evaluación de las normas de clasificación de los materiales………...…………….………68
No. 22 Evaluación de la selección de los materiales para el mecanizado….......…………...……69
No. 23 Evaluación de los parámetros de mecanizado……………………….…..….………….….……71
No. 24 Evaluación de las operaciones de mecanizado……………………….……..…….….…............72
No. 25 Evaluación de la aplicación de procesos………………………………….….……….……….….73
No. 26 Evaluación del conocimiento de las operaciones CAM…………….………………………..75
No. 27 Evaluación de los códigos de operación…………………………………..………..…..…………76
No. 28 Evaluación de las aplicaciones de operación de trabajo CAM……………....……….……77
No. 29 Evaluación de la ejecución de los procesos CAM……………………………...……….….…79
No. 30 Evaluación de la operación de equipos de control numérico…………...………....………80
No. 31 Evaluación grupal…………………………………………………………………...…............…………81
No. 32 Resultado porcentual de la evaluación inicial………………………………...….….….………82
No. 33 Esquema del aprendizaje por proyectos…………………………………………….…...…..……99
No. 34 Aprendizaje por proyectos soportado en TIC………………………….………………………100
No. 35 Mapa conceptual de la asignatura manufactura asistida por computador………........103
No. 36 Cronograma de trabajo semestral…………………………………………………….…....………108
No. 37 Evaluación de los sistemas de proyecciones……………………………………….......………111
No. 38 Evaluación de la relación de proyecciones…………………………………….….…........……112
No. 39 Evaluación del dimensionamiento de piezas………………………………….….……………113
No. 40 Evaluación del acabado superficial……………………………………………….………………114
No. 41 Evaluación de ajustes y tolerancias……………………………………………….………………115
No. 42 Evaluación de elementos estandarizados…………………………..……………………………116
No. 43 Evaluación de elementos CAD……………………………………………………….…….………117
No. 44 Evaluación de propiedades de los materiales……………………………………………….…118
No. 45 Evaluación de las normas de clasificación de los materiales………………....……..……119
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