Universi dad de Carabobo Carabobo Departamento de Dibuj o
Facul Facultad tad de Ingeniería Cátedra Dibuj o I
Prof. Sergio J. Noguera G. Lapso 1º-201 1º-2012 2
GUIA DE CLASES
Tema: Dibujo Dibuj o Normalizado Norm alizado de Piezas Piezas Mecánic Mecánicas as Normas para los dibujo s m ecánicos. ecánicos. L as piezas piezas m ecánicas. ecánicas. Representación Representación gráfica de una pi eza. eza. Técnicas Técnicas para la representación representación g ráfica de una pieza. pieza. Ejercicio Ejercicio s de Croquis . Acotamiento di mensional nor malizado. Escala Escala Normalizada Normalizada para el dibujo . Ejercicio Ejercicio s de Dibujo con in strum entos
1. NORMALIZACIÓN PARA LOS DIBUJOS MECÁNICOS La Normalización es una disciplina de la ingeniería que tiene por objeto establecer una serie de directrices destinadas a especificar, unificar y simplificar las características de los elementos constructivos y de las actividades administrativas que intervienen en multitud de aplicaciones científicas y tecnológicas. El término Norma Industrial se refiere a una serie de reglas o reglas o conjunto de criterios que criterios que se deben seguir, o a que se deben ajustar las tareas, actividades, comportamientos, etc., realizados en el curso de un proceso productivo o servicio. A continuación, en la figura 1, se muestra una clasificación de algunos organismos e instituciones encargadas de fomentar la normalización, y otras dedicadas a generar, adaptar y mejorar las normas existentes en los distintos campos de aplicación de la ingeniería y otras ciencias.
a) Por países
b) Por disciplina
Figura 1. 1. Una clasificació n de las normas internacionales aplicadas en la industria y servici os. 2. LAS PIEZAS MECÁNICAS Se define como pieza mecánica, la parte componente más elemental de una máquina o dispositivo industrial, y que puede o no tener movimiento. Estas piezas deben ser diseñadas y ser fabricadas, siguiendo indicaciones de la normalización. Algunas piezas ya tienen pre-determinada una normalización en concordancia con una serie de criterios para su fabricación y producción; se dice que éstas son piezas normalizadas. Por tal razón, este tipo de piezas tienen un carácter comercial en todo el mundo, ya que se ofrecen para su vente en establecimientos del ramo. .a) Tornillos y Tuercas, b) Arandelas,
Figura 2. Algunas piezas normalizadas.
c) Engranajes,
d) Rodamientos,
e) Chavetas
3. REPRESENTACIÓN REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE UNA PIEZA Todos los productos, especialmente los dispositivos y sistemas mecánicos, se construyen gracias a los Planos de Fabricación, realizados con base en las normas que rigen la materia. Estos tienen como finalidad describir a cada parte componente o elemento del sistema con suficiente detalle y con la mayor ma yor claridad posible a fin de fabricarlo; esto incluye: a) Su forma;
b) Sus dimensiones; y c) Sus especificaciones
Figur a 3. Piezas mecánicas obt enidas p or el desp iece de una caja de cambi os. (Gerli (Gerlin n H. 2002) 2002) En general, la forma geométrica del elemento está directamente relacionada con la materia prima que se utiliza para construirlo. Por ejemplo, las piezas o elementos manufacturados partiendo de una barra o tubo cilíndrico son generalmente mecanizados en máquinas herramientas que proporcionan un movimiento principal giratorio a la pieza; a este tipo de elementos se les denomina piezas rotacionales. El resto de los elementos obtenidos a partir de laminados planos y barras prismáticas, corresponden a otro grupo denominado piezas o elementos ele mentos no rotacionales.
a) Rotacionales
b) No rotacionales
Figura 4. La forma geométrica de las piezas mecánicas depende de la geometría de la materia prima. 4. TECNICAS PARA LA REPRESENTACIÓN REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE DE UNA PIEZA PIEZA Las Técnicas de Expresión o Representación Gráfica permiten al cliente la elaboración y obtención de dibujos normalizados que pueden ir directamente al taller de fabricación, sin menoscabar de ninguna manera las exigencias de diseño, fabricación y producción. Tres de las Técnicas, figura 5, más comúnmente utilizadas en el mundo industrial, para representar gráficamente a las piezas son: a) A mano alzada o Croquis; b) Con instrumentos; c) Con ayuda del computador. Estas tres se complementan entre sí; hoy en día, no puede concebirse un Dibujante que con ayuda del Computador no utilice en sus esbozos y material de referencia las otras dos técnicas. UNIVERSIDAD DE CARABOBO-Venezuela CARABOBO-Venezuela
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a) Dibujo a mano alzada o Croquis;
b) Dibujo con instrumentos de trazar;
c) Dibujo con ayuda del computador (CAD)
Figura 5. Principales técnicas p ara la representación representación gráfica de piezas. La representación gráfica de una pieza, independientemente de la técnica utilizada, exige cierto grado de conocimientos sobre las normas y el trazado de soluciones solucio nes que parten de los fundamentos de la Geometría Descriptiva, por lo que debe cumplir con los siguientes aspectos: a) Convencionalismo en la Proyección de puntos, rectas y planos (Vistas) b) Convencionalismo en el trazado de líneas c) Convencionalismo para la escritura Proyección de puntos, rectas y pl anos PV
Z
PP
NOMENCLATURA:
a
ó n i ó e c c y o P r
V
1) Planos Planos prin cipales de proyección
p L n r í o e y a e d c e c i ó n
PV: Plano de proyección vertical. a
t o p u n l e d
P
PH: Plano de proyección horizontal. P a r a m a s r o c l o a r g i r l e e e p u l n t l á o p i z
PP: Plano de proyección perfil.
2) Ejes Ejes ortogon ales de proyección
E j e o r r t to g o p r n na r o a l o y e o l d de c cc c i i ó n
X: Eje para coordenadas de ancho. Y: Eje para coordenadas de profundidad. Z: Eje para coordenadas de altura. Y
X
3) Proyección ortogonal del punto R e a al l i z a r r c o on n e s sc u u a ad r d a a d e 4 5 º
aV: Proyección del punto A sobre el plano V. aH: Proyección del punto A sobre el plano H. aP: Proyección del punto A sobre el plano P.
a H
Considerando que las coordenadas ortogonales de un punto A son las siguientes: A (a x ; a y; a z)
PH
Observe el uso de “; ”
Y
Figura 6. Convencionalismo para la proyección de un punto A según la Geometría Geometría Descripti Descripti va. La lectura de las coordenadas de posición para las proyecciones de un punto A en A en la figura 4 debe ser interpretada, según el par ordenado en cada plano de proyección, de la siguiente manera: En el plano vertical se lee: (a x; az): posición de ancho en X, y de altura en Z. En el plano horizontal se lee: (a x; ay): posición de ancho en X, y de profundidad en Y. En el plano perfil se lee: (a y; az): posición de profundidad en Y, y de altura en Z.
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Trazado Trazado de líneas para el el di buj o mecánico
Para el trazado correcto es necesario verificar siempre la norma respectiva, referida a los Tipos de Línea. A continuación se hace un resumen de la denominación y la aplicación de cada tipo. tip o. TIPO DE LINEA
DENOMINACIÓN DENOMINACIÓN
APLICACIÓN APLICA CIÓN
Línea continua
Línea de contorno visible
Representa a las aristas visibles de piezas mecánicas. Tales aristas pueden ser externas, como las de la periferia de la vista, o internas, correspondientes a detalles visibles en primer plano.
Línea de contorno oculto
A diferencia de la anterior, anterior, este tipo tipo de línea representa representa a las aristas aristas ocultas, no visibles, en primer plano de piezas mecánicas. mecánicas. Tales aristas siempre son internas en el dibujo de la vista.
(LINEA GRUESA, LÁPIZ HB) Línea de trazos cortos (LINEA MEDIA, LÁPIZ F) Línea de trazo largo y punto (LÍNEA DELGADA, LÁPIZ 2H)
Línea de eje de simetría
Línea continua
Línea fina
(LÍNEA DELGADA, LÁPIZ 2H) Línea de trazo largo y punto
Este tipo de línea se aplica en el dibujo en caso de tener vistas o proyecciones simétricas de la pieza, así como detalles internos como los agujeros y referencias de ubicación. Este tipo de línea tiene varias aplicaciones: a) En la construcción preliminar de un dibujo; b) En las líneas de cota y auxiliares de cota; c) En el rayado de un corte convencional en el dibujo; d) En la representación de la rosca en elementos roscados. Este tipo de línea se aplica en el dibujo ortogonal cuando se debe
efectuar en Línea de curso de corte indicar el curso de un corte convencional que se debe efectuar otra vista relacionada.
(LINEA GRUESA, LÁPIZ HB)
Figura 7. Convencion Convencion alismo p ara el el tr azado azado de líneas líneas en el di bujo mecánico. Trazado de la escritura para el dibujo mecánico
Para la realización de la escritura en planos normalizados de ingeniería es importante la óptima ejecución del rotulado, tanto de letras minúsculas como de letras mayúsculas. A continuación se muestra los respectivos patrones.
. abcdefghijklmnopqrstuvwxyz ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ 123 456789 456 7890 0 + - / ( ) = º Escritura Escritura normali normalizada zada en en Dibu o *
Figura 8. Convencionalismo para el el trazado de la escritura en el dibujo mecánico. Proyecci ón de las Vistas de una pi eza
Para una pieza u objeto que se está dibujando en el espacio del triedro, se denomina “VISTA ORTOGONAL”, o simplemente “VISTA”, a la imagen del mismo proyectada ortogonalmente sobre cada uno de los planos principales de proyección al cual sea paralela, es decir: Plano Horizontal (PH), Plano Vertical (PV) y Plano de Perfil (PP), figura 9.
Figura 9. Convencionalismo para la proyección o rtogon al de una pieza mecánica a partir partir d el triedro. UNIVERSIDAD DE CARABOBO-Venezuela CARABOBO-Venezuela
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Así, a la “VISTA” proyectada ortogonalmente sobre el Plano Vertical (PV) se le denomina: “VISTA DE FRENTE” o Alzado; a la “VISTA” proyectada ortogonalmente sobre el Plano Horizontal (PH) se le denomina: “VISTA SUPERIOR” o Planta; a la “VISTA” proyectada ortogonalmente sobre el Plano Perfil Izquierdo (PP) se le denomina: “VISTA LATERAL IZQUIERDA” o Perfil. De lo anterior resulta que cada una de las vistas ya tiene una posición predefinida, según la Norma ISO-E, y que es de obligatorio cumplimiento para la correcta comunicación gráfica. Por otro lado, en el dibujo mecánico solo quedan dibujadas las vistas, suprimiéndose la representación de los ejes X, Y y Z, así como la indicación de los Planos de Proyección: PV, PH y PP, tal como se muestra en la figura 10.
VISTAS PRINCIPALES
Figura 10. Vistas Vistas o rtogonales d e una pieza según la n ormalización. Proyección Isométrica de las Vistas de una pieza
Otro tipo de representación gráfica para una pieza u objeto que se está dibujando, es la denominada “Proyección Isométrica”, o simplemente “Isometría”. Esta representación gráfica corresponde a un dibujo que muestra la proyección de las tres vistas principales en un solo plano de proyección genérico; lo cual permite dar al dibujo una sensación volumétrica espacial, como se observa en la figura 11. Para trazar este tipo de dibujo se parte de la regla que establece una inclinación de 30º respecto de una línea horizontal para los ejes referenciales del ancho (eje X) y de la profundidad (eje Y), y de 90º respecto al eje de la altura (eje Z). Partiendo de dichos ejes se logra la representación gráfica relacionando cada vista con la conformación de la isometría. isom etría.
ISOMETRÍA
Figura 11. Isometría Isometría de una pieza a partir de s us vistas o rtogonales. UNIVERSIDAD DE CARABOBO-Venezuela CARABOBO-Venezuela
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Desarrollo Desarrollo de la habilidad para ejecutar ejecutar dibuj os mecánicos
Para desarrollar la habilidad de dibujar dibujos mecánicos, pasando de un tipo de proyección a otra, es decir desde la Proyección de Vistas Ortogonales hacia la Proyección Isométrica, y viceversa, es muy importante la práctica consciente de un proceso previo de análisis y luego uno de ejecución, aplicando las diversas técnicas de representación gráfica descritas hasta ahora, así como de los convencionalismos fundamentados en la geometría descriptiva.
Figura 12. 12. Proceso de análisis y ejecución del dib ujo de las Vistas Princi pales y de la Isometría de una pieza. pieza. El proceso de análisis, previo al trazado del croquis, tiene un elemento en común que es la Clave de la Solución Gráfica: suponer la existencia de una CAJA TRANSPARENTE que contiene ajustadamente a la pieza.
Figura 13. Clave Clave de la sol ución gráfica: supo ner la existencia d e una Caja Transparente Transparente y una referencia. referencia. UNIVERSIDAD DE CARABOBO-Venezuela CARABOBO-Venezuela
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El recurso de suponer la “Caja Transparente”, conjuntamente con la “Referencia de Observación” (flecha que indica la vista observada) le permite al alumno analizar cualquier caso de dibujo de piezas mecánicas, sean rotacionales o no rotacionales, ya que le posiciona en el punto vista requerido, es decir al frente de la vista que se necesita analizar. La operatividad de esta Técnica se logra al imaginar que la Caja Transparente se mueve respecto de la Referencia de Observación, flecha que indica la vista frontal, rotando con seis grados de libertad, de los cuales tres de ellos corresponden a las tres vistas principales: Frontal, Superior Su perior y Lateral Izquierdo.
Figura 14. 14. Proceso para obtener obtener la Vista Superior “ moviendo” la Caja Caja Transparente Transparente sobre un eje horizontal.
Figura 15. 15. Proceso para obtener la Vista Lateral Lateral Izq. “ moviendo” la Caja Caja Transparente Transparente sobre u n eje vertical. Los dos procesos mostrados anteriormente, en las figuras 14 y 15, supone un ejercicio mental que puede ser desarrollado mediante la práctica sistemática y repetida. Al realizar el proceso es necesario atender a las aristas de la periferia, las cuales deben corresponder a contornos visibles, y a las aristas internas de la imagen, las cuales podrán ser de contorno visible u oculto según lo que se deduzca del análisis de la solución. UNIVERSIDAD DE CARABOBO-Venezuela CARABOBO-Venezuela
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Estos criterios de las aristas externas y las aristas internas aplican tanto para el dibujo ortogonal como para el dibujo isométrico. Además, al momento de pensar en cual debe ser la disposición de las cotas en el dibujo, se establece un criterio similar: cotas externas y cotas internas, referidas a los detalles respectivos que deben describirse dimensionalmente. Proceso para realizar el Croquis
Es preciso que el alumno dedique tiempo y esfuerzo en practicar la ejecución óptima de esta técnica, ya que con la práctica sistemática se busca desarrollar, por un lado la habilidad para trazar líneas de longitud proporcional a las medidas del objeto, y por el otro la capacidad mental m ental de pasar de un tipo de proyección a otra. En nuestro nu estro caso, pasar de la proyección ortogonal de vistas a la proyección isométrica, y viceversa Para practicar la técnica del dibujo a mano alzada se recomienda comenzar com enzar por los ejercicios básicos que se describen a continuación, lo cual es el trabajo para dibujar detalles cuadrados y detalles de circunferencias, tanto en Proyección Ortogonal como en Proyección Isométrica.
Paso 1. Verificar ubicación del centro, trazar líneas de simetría y lados del cuadrado proporcionalmente con lápiz 2H.
Paso 2. Verificada la proporcionalidad de las dimensiones del cuadrado, trazar con lápiz HB.
Figura 16. 16. Técnica Técnica del Croqu is Ortogonal: trazar trazar un cuadrado ort ogonal en do s pasos.
Paso 1. Verificar ubicación del centro, trazar con lápiz 2H líneas de simetría y lados del cuadrado proporcionalmente al diámetro.
Paso 2. Verificada la proporcionalidad del diámetro trazar segmentos con lápiz 2H.
Paso 3. Completar el trazado definitivo con lápiz HB.
Figura 17. 17. Técnica Técnica del Cro quis Ortogonal: trazar una circun ferencia ferencia or togonal en t res pasos.
En la figura 18 se muestra la ejecución de un Croquis Ortogonal. Observe el trazado de líneas, tanto de las aristas rectas (visibles y ocultas) como de las aristas curvas. Es importante observar también la aplicación de los ejes de simetría. Su trazado se hace desde fuera de la propia vista. Aquí, se dice que tanto la vista frontal como la vista superior tienen simetría horizontal; ya que al dividir horizontalmente la imagen se obtiene dos partes iguales pero opuestas, con un efecto de reflejo tipo espejo. Se observa, además, que el croquis está acotado dimensionalmente. Aquí se indican principalmente las medidas que deben ser consideradas para fabricar correctamente la pieza, tanto detalles dimensionales externos como detalles dimensionales internos. En este ejemplo, los primeros corresponden a las curvaturas, y los segundos a los agujeros de diámetro 18 mm. Figura 18. 18. Ejemplo Ejemplo de la Técnica del Croquis Ortogonal: un a pieza de dos vistas co n acotamiento. UNIVERSIDAD DE CARABOBO-Venezuela CARABOBO-Venezuela
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En la figura 19 se muestra la ejecución de un Croquis Ortogonal de una pieza denominada CODO 45º. En este ejemplo, aparecen dos detalles técnicos adicionales: un Corte Total en la vista frontal, y una vista especial denominada como “VISTA A” (en el lugar de la Vista Lateral) tomando como referencia a la flecha que indica “A”, en la parte superior derecha de la Vista Frontal. Es importante observar también los ejes de simetría. Aquí, aplica el mismo criterio de eje de revolución a lo largo del agujero mayor de la pieza. Se observa, además, que el croquis está acotado dimensionalmente. Aquí se indican principalmente las medidas que deben ser consideradas para fabricar correctamente la pieza. Figura 19. 19. Ejemplo Ejemplo de la Técnica del Croquis Ortogonal: un a pieza de dos vistas co n acotamiento.
Paso 1. Verificar ubicación del centro, trazar líneas de simetría y lados del cuadrado proporcionalmente con lápiz 2H.
Paso 2. Verificada la proporcionalidad de las dimensiones del cuadrado, trazar con lápiz HB.
Figura 20. 20. Técnica Técnica del Croqu is Isométrico: trazar trazar un cuadrado isométrico en dos pasos.
Paso 1. Trazar un cuadrado isométrico y verificar la posición de los puntos A, B, C y D. Esto con lápiz 2H
Paso 2. Iniciar siempre con el trazado de los segmentos DA y BC, con lápiz HB.
Paso 3. Completar el trazado definitivo de los tramos restantes (HB).
Figura 21. 21. Técnica Técnica del Croq uis Isométrico: trazar una circu nferencia isométrica en tres p asos. UNIVERSIDAD DE CARABOBO-Venezuela CARABOBO-Venezuela
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En general, un procedimiento para la realización apropiada de un croquis podría ser: a) Trazar primero todo un esbozo esbozo con el lápiz 2H, tanto detalles rectos como curvos, y las simetrías. b) Verificar la aplicación de los tipos de líneas: Continuas, Ocultas y Simetrías (el lápiz 2H). c) Completar los contornos contornos (visibles y ocultos) ocultos) con el lápiz HB.
Se deben ir trazando las líneas que delimitan los espacios de las vistas, desde la esquina superior derecha hacia la esquina inferior izquierda, usando con el lápiz 2H. Observe la numeración que corresponde al orden de trazado. En todos los casos el espacio entre las vistas corresponderá a “dos dedos” de su mano. Las líneas con lápiz 2H no se trazan sin levantarlo. Se debe ir avanzando poco a poco con trazos medianamente largos, de izquierda a derecha para líneas horizontales, y de arriba hacia abajo para líneas verticales. Figura 22. 22. Técnica Técnica del Croq uis Ortogonal: trazar trazar un esbozo de espacio corr espondiente a las tres vi stas. UNIVERSIDAD DE CARABOBO-Venezuela CARABOBO-Venezuela
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Figura 23. 23. Técnica Técnica del Croquis Ortogonal: el espacio entre las vistas debe ser ser “ proporc ional” .
Además, es posible “estimar” el espacio necesario para dibujar con instrumentos instrumentos Figura 24. Técnica Técnica del Croqu is Ortogo nal: se pu ede obtener el área necesaria necesaria para dibujar. UNIVERSIDAD DE CARABOBO-Venezuela CARABOBO-Venezuela
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5) EJERCICIOS DE CROQUIS-1 Dados los 10 Ejercicios que aparecen a continuación, se pide que realice para cada uno de ellos las tres vistas ortogonales, a mano alzada. Además, debe realizar la isometría tal como le ha sido dada (sin las líneas que marcan las dimensiones, es decir: la cuadrícula). Debe utilizar para cada ejercicio una hoja blanca, tamaño carta, en la cual aparezcan ambos croquis, uno al lado del otro; primero las tres vistas y luego la isometría. En la parte superior izquierda de la hoja debe aparecer el número del ejercicio respectivo, encerrado por una circunferencia. Para llegar a la solución de cada uno de los ejercicios se recomienda aplicar los razonamientos y procedimientos explicados y practicados en Clase. No olvide colocar su Apellido y Nombre en cada hoja. hoj a.
2)
1)
3)
6)
5)
4)
7)
8)
10)
9)
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6) EJERCICIOS DE CROQUIS-2 Parte A: Dadas las 5 piezas que aparecen a continuación, se pide que realice para cada una de ellas las mismas vistas ortogonales dadas, a mano alzada. alzada. Además, debe realizar el croquis de la isometría tal como le ha sido dado. da do. Parte B: Dadas las 5 piezas que aparecen a continuación, se pide que realice para cada una de ellas las mismas vistas ortogonales dadas, con instrumentos. instrumentos. Además, debe realizar el dibujo isométrico tal como le ha sido dado. d ado. Para cada pieza y ambas partes (A y B), debe utilizar una hoja Formato A-4. En la parte correspondiente de la hoja debe aparecer el número de la pieza y parte del ejercicio, respectivamente. Para llegar a la solución de cada uno de los ejercicios se recomienda aplicar los razonamientos y procedimientos explicados y practicados en Clase. No olvide colocar su Apellido y Nombre en cada hoja. hoj a.
Pieza 11
Pieza 12
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Pieza 13
Pieza 14
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Pieza 15
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7) EJERCICIOS DE CROQUIS-3 Parte A: Dadas las 2 piezas que aparecen a continuación, se pide que realice para cada una de ellas las 3 vistas ortogonales, a mano alzada. alzada. Además, debe realizar el croquis de la isometría tal como le ha sido dado. Parte B: Dadas las 5 piezas que aparecen a continuación, se pide que realice para cada una de ellas las vistas ortogonales necesarias, necesarias, con instrumentos. instrumentos. Además, debe realizar el dibujo isométrico tal como le ha sido dado. Para cada pieza y ambas partes (A y B), debe utilizar una hoja Formato A-4. En la parte correspondiente de la hoja debe aparecer el número de la pieza y parte del ejercicio, respectivamente. Para llegar a la solución de cada uno de los ejercicios se recomienda aplicar los razonamientos y procedimientos explicados y practicados en Clase. No olvide colocar su Apellido y Nombre en cada hoja. hoj a.
Pieza 16
Pieza 17
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8) EJERCICIOS DE CROQUIS-4 Parte A: Dada la pieza que aparecen a continuación, se pide que realice el dibujo isométrico, tanto el dibujo a mano alzada como el dibujo con instrumentos. instrumentos . Debe utilizar una hoja Formato A-4. En la parte correspondiente de la hoja debe aparecer el número de la pieza y parte del ejercicio, respectivamente. Para llegar a la solución de cada uno de los ejercicios se recomienda aplicar los razonamientos y procedimientos explicados y practicados en Clase. No olvide colocar su Apellido y Nombre en cada hoja. hoj a.
Pieza 18
BIBLIOGRAFIA GERLING, H. (2002). Alrededor de las máquinas herramientas. 7ª reimpresión. Barcelona: Reverté. Escuela de Dibujo (s/f). Rotring. MORSE, O. (2008). Dibujo técnico I y geometría descriptiva. 2ª edición. Valencia: Universidad de Carabobo. JENSEN C. y MASON F. (1991). Fundamentos de dibujo mecánico. México: MCGraw-Hill.
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