INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALtesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/2013/1/TE... · “DISEÑO Y...

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO

TESIS:

“DISEÑO DE UN TROQUEL PARA TAPAS DE ACERO SEMIDURO PARACAJAS DE CONTACTOS ELÉCTRICOS Y APAGADORES SENCILLOS”

NOMBRE: CASTRO SÁNCHEZ AGUSTÍN

CARRERA: INGENIERÍA MECÁNICA

NUMERO DE BOLETA: 2004360048

GENERACIÓN: 2004 – 2008

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECÁNICA YELÉCTRICA

UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO

DISEÑO DE UN TROQUEL PARA TAPAS DEACERO SEMIDURO PARA CAJAS DE CONTACTOS

ELECTRICOS Y APAGADORES SENCILLOS

ÍNDICETEMAS PÁGINA

Agradecimientos.

Castro Sánchez Agustín.................................................................................. I

Objetivo…………..…………………………..........……………………….……….....…....….. II

Justificación..…………..………………………….........………..…………………........….. III

UNIDAD 1 DEFINICIÓN Y GENERALIDADES DEL TROQUEL.

1.1.- Introducción….................................................................................................1

1.2.- Factores a considerar en el diseño de un troquel. ....................................3

1.3.- Elementos de un troquel... ...........................................................................5

1.4.- Procesos de Fabricación en el troquel. ......................................................7

1.4.1.- Fabricación de piezas en chapa. ...............................................................7

1.4.2.- Generalidades sobre el estudio de los ciclos de estampado................8

1.4.3.- Operación de punzonado. ........................................................................9

1.4.4.- Operación de doblado. .............................................................................10

1.4.5.- Descripción de una estampa matriz. .......................................................10

1.4.6.- Desgaste de una matriz. ............................................................................11

1.4.7.- Juego entre punzón y matriz………………....................................................11

1.4.8.- Disposición de la tira de material………………………..........….....................12

1.5.- Troquelado de metales…………………………………………………….......................13

1.5.1.- Características y aplicaciones del troquelado de metales……………….…17

1.5.2.- Troquelado convencional…………………………………………………………………18

1.6.- Cantidades económicas para producción…………………………………………….18

1.6.1.- Troquelado de pequeños volúmenes…………………………………………………..19

1.7.- Recomendaciones para diseño………………………………………………………………20

1.8.- Proceso de troquelado fino……………………………………………………………………28

1.8.1.- Ciclo de la prensa………………………………………………………………………………..29

UNIDAD 2 PRENSAS.

2.1.- Introducción.…………………………………………………………...……...........................30

2.2.- Prensas troqueladas y su clasificación………………………….…........................34

2.2.1.- Prensas Mecánicas……………………………………………….…...............................34

2.2.2.- Prensas Hidráulicas………………………………………………................................37

2.3.- Algunos tipos de Prensas. ………………………………………...…...........................40

UNIDAD 3 TROQUELES PROGRESIVOS.

3.1.- Introducción.…………………………………………………………............……………………48

3.2.- Tipo de Troquel Progresivo……………………………………………………................49

3.2.1.- Diseño de Troqueles Progresivos de Carburo…………….............................50

3.2.2.- Selección de Troqueles Progresivos………………………………………........…....51

3.2.3.- Características típicas y sus Aplicaciones………….......………………………....53

3.2.4.- Acabado Superficial y Escuadrado de los bordes……………......................54

3.2.5.- Cantidades Económicas para Producción..................................................54

3.2.6.- Comparaciones Producción Tiempo…………………………………………..........54

3.3.- Recomendaciones de Diseño de Piezas…………….........................................55

3.4.- Diseño de Punzones y otros Elementos Indispensables de un Troquel..57

3.4.1.- Diseño de Punzones…………………………………………………………………………..57

3.5.- Diseño de Pilotos………………………………………………………………………………...60

3.6.- Diseño de Extractores………………………………………………………………………….60

3.7.- Desarrollo de las Tiras para Troqueles Progresivos………………………………62

3.8.- Ventajas y Desventajas de los Troqueles Progresivos comparados

con los Troqueles Simples……………………………………………………………………65

3.9.- Materiales y Tratamientos Térmicos……………………………………………………66

3.9.1.- Materiales para Fabricación de Piezas……………………………………………….66

3.9.2.- Tabla de Equivalencias de Aceros………………………………………………………67

3.9.3.- Tratamientos Térmicos: Templado – Revenido – Recocido………………..68

3.9.4.-Tratamientos Termoquímicos…………………………………………………………....71

3.10.- Justificación Económica……………………………………………………………………….72

UNIDAD 4 DISEÑO Y FABRICACIÓN DE UN TROQUEL PARA TAPAS DE

CONTACTOS ELECTRICOS SENCILLOS.

4.1.- Introducción.……………………………………………….……….......................................74

4.2.- Pieza a Troquelar.……………………………………………..……...…….…....…...............75

4.3.- Cálculos…..……………………………………………..………………........………………………76

4.3.1.- Cálculo y Diseño de la Tira de Material……………..…...…….…….......…………77

4.3.2.- Capacidad de la Prensa Troqueladora ……………………………………………….. 78

4.3.3.- Cálculo del Diámetro del Punzón y Matriz para el Corte del

Rectángulo y el Circulo…….…........................................................................81

4.3.4.- Cálculo del Doblado de la Placa………………..…….…….....…...........................82

ANEXOS.....................................................................................................................85

A) Catálogos

B) Diseño del Troquel en CAD

CONCLUSIONES. ....................................................................................................86

BIBLIOGRAFIA………………………………………….……….…….….....…...............................87

GRACIAS... porque siempre dices lo orgulloso que te sientes de tushijos. Así eres tú la persona que nos entrega todo su apoyo, suexperiencia, el hombre que supo ganarse mi respeto, el papa quesiempre nos defiende y que enfrente de mi nunca tiene miedo, a ti... mipadre... GRACIAS.

GRACIAS... no sólo por tu dedicación con cada uno de mishermanos y conmigo, sino por tu nobleza y cariño. Porque nosperdonabas por cualquier travesura. Es un rezo tuyo el que siempre meacompaña y los buenos deseos tan sinceros, no me extraña, son tuyos,mama... GRACIAS.

GRACIAS... hermanos por sus consejos y por su buen humor.Aunque casi nunca demuestro mi preocupación y admiración por lostres, no es cierto siempre los tomo en cuenta. Por tu ejemplo, por tufuerza y por tu carácter... a cada uno... GRACIAS.

AGUSTIN.

I

Objetivo.

Aprender a manufacturar la pieza PLACA DE APAGADOR por medio delproceso de troquelado, en el cual tenemos la necesidad de diseñar eltroquel para su utilización.

En la elaboración de un trabajo de mayor alcance, sobre el estudio yanálisis de troqueles progresivos para su mejora y optimización, setrata de conocer con detalle como es un troquel simple y realizar sudiseño por medio de programas.

Una de las limitaciones que nos encontramos en la manufactura dePLACA DE APAGADOR es que ésta se diseñará para una área de laindustria en especifico lo que nos impide tener más campo deaplicación, pues la pieza ya está claramente definida para que no sufracambios en su composición geométrica, la flexibilidad del proyecto enlos cambios que se le pueden hacer a la pieza se presenta en el tipo dematerial del cual se puede fabricar, que es donde permitirá bajar loscostos de producción y es lo que realmente se busca en todo proyecto.

En la industria esta pieza se fabrica en serie o por lotes, quiere decir,que el troquel debe de soportar cientos de veces el mismo impacto,pues la pieza es estampada en frío, lo que nos obliga a buscar unmaterial resistente a la deformación por impacto, el cual formara partede la herramienta y en este caso del troquel, ya que éste a su vez estácompuesto por varias piezas.

II

Justificación.

Un troquel, definido como una herramienta que simplifica el trabajo ymultiplica la producción de piezas en lamina y en la placa de acero,viene creciendo día con día y se hace necesario que los alumnos de laESIME dominen de una forma optima, la concepción de esta herramientaque al montarse en una prensa alternativa llamada prensa troqueladora,incrementa la producción a ritmos tan altos 60 – 80 – 100 piezas porminuto, en operaciones de punzonado, doblado y embutido que se llevana cabo simultáneamente en troqueles progresivos.

La pieza a pesar de que será fabricada fuera de la industria debe detener todas las especificaciones con las que cuentan las demás piezas deeste tipo, con el objetivo de la estandarización.

Además la pieza debe de estar troquelada con las mismas tolerancias deforma, y de posición con las cuales cuentan las demás piezas, esto conmotivo de que la fabricación se sustente dentro de las normas yaestablecidas para este tipo de producto.

El material del cual esta conformada la pieza originalmente es aluminio,un material muy dúctil, y poco resistente al impacto lo que sin ningunaduda nos beneficia pues el troquel, podrá tener más ciclos de vidaproductiva debido a las propiedades del aluminio.

III

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Azcapotzalco“DISEÑO Y FABRICACION DE TROQUEL PARA PLACAS DE ALUMINIO”

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL Página 1

UNIDAD 1 DEFINICIONES Y GENERALIDADES

DEL TROQUEL

1.1.- INTRODUCCIÓN.

El troquel es una herramienta que realiza operaciones de punzonado,embutición, estampación, doblado y conformado en láminas de metal (fleje o chapa),de plástico, papel o cartón y se monta sobre una prensa (mecánica, hidráulica oneumática) y ésta ejerce una fuerza sobre los elementos del troquel, provocando quela pieza superior (punzón) encaje sobre la inferior (matriz). Como consecuencia seproduce el corte del material que se ha interpuesto entre ambas piezas.

El troquel se clasifica en: simple, cuando en un solo golpe realiza la operacióncorrespondiente sobre la pieza, y progresivo, cuando se alimenta de forma continua,realizando diversas operaciones en cada golpe. El proceso de troquelado se realizaen diferentes pasos, una parte del fleje (la tira de material a cortar), en su avancedebe de pasar por todos esos pasos hasta obtener la pieza final. Por ejemplo en untroquel de 4 pasos la primera pieza terminada sale cuando el troquel ha dado elcuarto golpe, y a partir de este en cada golpe sale una nueva pieza.

Se denomina proceso de troquelado a la operación mecánica que se utilizapara manipular ya sea con dobleces o cortes en láminas de metal (fleje o chapa), deplástico, papel o cartón. Para realizar esta tarea, se utilizan desde simplesmecanismos de accionamiento manual hasta sofisticadas prensas de gran potencia.

Uno de los mecanismos de troquelado más simples y sencillos que existenpuede ser el que utilizan los niños escolares para hacer agujeros en las hojas depapel e insertarlas en las carpetas de anillos.

Los elementos básicos de un troquel lo constituyen el punzón que tiene laforma y dimensiones del agujero que se quiera realizar, y la matriz de corte pordonde se inserta el punzón cuando es impulsado por una fuerza que le proporcionala prensa mediante un accionamiento de excéntrica que tiene y que proporciona ungolpe seco y contundente sobre la chapa o fleje, produciendo un corte limpio de lamisma.

http://es.wikipedia.org/wiki/Prensa_mecánica

http://es.wikipedia.org/wiki/Matriz

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Exc%C3%A9ntrica&action=edit&redlink=1



De acuerdo al trabajo que se tenga que realizar así son diseñados yconstruidos los troqueles. Hay matrices simples y progresivas donde la chapa queestá en forma de grandes rollos avanza automáticamente provocando el trabajo deforma continua, y no requiriendo otros cuidados que cambiar de rollo de chapacuando se termina éste e ir retirando las piezas troqueladas así como vigilar lacalidad del corte que realizan. Cuando el corte se deteriora por desgaste en el filo delos punzones y de la matriz, entonces se desmontan de la máquina y se les rectificaestableciendo un nuevo filo de corte. Una matriz y un punzón permiten muchosreafilados hasta que se desgastan totalmente.

Hay otros troqueles que funcionan con un cabezal donde puede llevarinsertado varios punzones de diferentes medidas, y una mesa amplia donde secoloca la chapa que se quiere mecanizar. Esta mesa es activada mediante CNC y sedesplaza a lo largo y ancho de la misma a gran velocidad, produciendo las piezascon rapidez y exactitud.

Figura 1. Troquel de trabajo progresivo

http://es.wikipedia.org/wiki/CNC

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:ProgressiveDieToyota-strip-scrap.jpg



1.2.- FACTORES A CONSIDERAR EN EL DISEÑO DE UN TROQUEL.

En el diseño se contempla:

a) La calidad y características de la pieza a punzonar.

b) La funcionalidad del troquel, en el que se ha de facilitar el acceso y sencillezpara la colocación y extracción de las piezas a fabricar, el transporte deltroquel para su instalación en la prensa, la reparación de las posibles averíasque puedan darse y la sustitución de las piezas que por su desgaste seapreciso cambiar, lo cual va a facilitar su mantenimiento.

c) El aspecto económico, lo que incide en el uso de piezas y accesorioscomerciales y normalizados.

El troquel consta de varias partes o elementos entre ellos podemos listar:

· Porta troquel· Punzón· Piloto· Porta punzones· Sufridera· Planchador, expulsor y puente (mascarilla)· Botadores· Guías· Matriz· Boquillas· Postes· Tazas· Elevadores· Barras limitadoras o de ajuste· Placas paralelas· Bujes embalados, etc.



Figura 2. Esquema simple de un troquel

Figura 3. Tipos de troquelado

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Troquel.svg

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Troquel.svg



1.3.- ELEMENTOS DE UN TROQUEL.

Los elementos del troquel varían según su necesidad y consideración en sudiseño pero en general podemos hablar que en un troquel forman parte fundamentaltres placas, (figura 2) sobre las que se montan todos los elementos que loconfiguran, de los que se van a reseñar de cada uno de ellos, su función ycaracterísticas más significativas:

a) La placa inferior, que se fija mediante pernos que se introducen por las guías dela mesa de la prensa. En ella, se fija la matriz y las columnas guía. Otro aspecto aconsiderar al diseñar esta placa es que los recortes sobrantes, en este caso laspepitas del punzonado (material de desecho desprendido) han de pasar a través deella hacia el foso de la prensa.

b) La placa superior, que ha de anclarse en la parte superior de la prensa o carromediante pernos que se introducen por las guías de la prensa. En ella se sitúan lasherramientas que actuarán sobre el fleje o la pieza a fabricar y los pistones si loslleva. Y las columnas guía pasan a través de la placa, por lo tanto se ha de tener encuenta que deben librar la prensa en su posición más desfavorable.

c) La placa fijadora (expulsora o guía), va entre las anteriores y su función es fijar yretener la pieza o fleje, según el caso, a la matriz antes de que baje totalmente laprensa y actúen las herramientas de corte, doblado u otras, que pasan a través deella y lo hagan de forma precisa. En el proceso de ascenso de la prensa, tiene laimportante función de evitar que la pieza sea arrastrada por las herramientas quehan actuado sobre ella. En algunos casos se colocan unos pistones que mantienen laplaca pisadora sobre la pieza durante un tramo del ascenso.

- Columnas, el guiado de las placas es una faceta importante ya que para querealicen las placas superior y fijadora su desplazamiento con precisión, se disponencolumnas o placas de guiado, que se fijan en la placa inferior. Por consiguiente elajuste es con apriete en esta placa inferior (generalmente se introducenincrementando la temperatura). En las otras ha de haber juego y para evitar sudeterioro y facilitar el deslizamiento, se colocan casquillos.

- Casquillos, son piezas de forma cilíndrica, que se fijan a la placa superior con unajuste con apriete suave y con unas bridas para que no se salgan con el uso. Elajuste con la columna es con juego.



(A) (B)

a) placa inferior 1) punzon 4) casquillob) placa superior 2) matriz 5) tira de material a punzonar (fleje)c) placa fijadora 3) columna 6) regla o guia

Figura 4. Ejemplos de troqueles donde se muestran sus componentes.

- Punzón, es un elemento de gran dureza que realiza un agujero, dobles u otras, enla pieza, tienen la forma del orificio que se pretende, usualmente circular. Sonelementos normalizados, si bien hay medidas que es preciso realizarespecíficamente. En este caso, son cilíndricos y en la parte superior tienen una“cabeza” de mayor diámetro. El punzón es la pieza que más desgaste va a tener, porello, deben desmontase con facilidad para poderlos rectificar o cambiar cuando yano sean recuperables.

- Placa Portapunzones, es la pieza en la que se ubica el punzón, determinando sucorrecta posición y aportando rigidez, de modo que no sufran pandeo, ya que al serrelativamente largos y los esfuerzos tan grandes podrían verse afectados.

6

3

2

2

1

4

3c

b

a

c

b

a

5



- Sufridera, cuando es necesario entre el portapunzones y la placa superior se colocauna placa más fina, de gran dureza, que es la que transmite el esfuerzo a la cabezadel punzón y evita el deterioro de la placa superior.

- Matriz, es un elemento básico del troquel, en la que se coloca la pieza para elpunzonado. Tiene la forma negativa de la pieza y se apoya sobre la placa inferior,intercalándose en ocasiones una sufridera. Se disponen huecos interiores, quepermiten la evacuación de los residuos de corte. Es importante el diseño de estasoquedades pues se ha de evitar que los residuos se atasquen y obstruyan la salidahacia la fosa de la prensa, lo que podría provocar daños considerables en el troquel.En algunas ocasiones se invierte la matriz con los punzones según su conveniencia.

1.4.- PROCESOS DE FABRICACION EN EL TROQUEL.

1.4.1.- Fabricación de piezas en chapa.

Se define con el término estampado aquel conjunto de operaciones con lascuales sin producir virutas, sometemos a una chapa plana a una o mastransformaciones con el fin de obtener una pieza poseyendo forma geométricapropia, sea esta plana o hueca. En otros términos la chapa es sometida a unaelaboración plástica. La realización práctica de estas operaciones se logra mediantedispositivos especiales llamados matrices o estampas y aplicados según sus fines,sobre máquinas denominadas corrientemente prensas. Las piezas de formageométrica complicada e irregular, pero que tienen la característica de estarconstituidas de un material casi uniforme pueden obtenerse mediante una sucesiónde “estampados” las operaciones, el estampado de la chapa generalmente sesubdividen en:

· CORTAR

· DOBLAR Y CURVAR

· EMBUTIR

Las operaciones designadas con las literales a y b se hacen generalmente enfrío mientras que la referida letra c puede hacerse en frío o en caliente según lasnecesidades técnicas requeridas.



1.4.2.- Generalidades sobre el estudio de los ciclos de estampado.

Nos referimos a las operaciones más corrientes, o sea, cortar, doblar, curvary embutir. Para obtener acabada la chapa, a veces basta con recurrir a una sola deestas operaciones y de un modo particular a la primera. Pero no siempre es posiblealcanzar este objetivo con una sola fase de trabajo porque frecuentemente y segúnlos casos se impone la necesidad de recurrir por lo menos a dos de las fases,pueden ser:

· CORTAR-DOBLAR O CURVAR

· CORTAR-EMBUTIR

El ciclo de estampado, que consiste en una sucesión ordenada deoperaciones tecnológicas que transforman parte de una chapa plana en una piezade forma definida, depende de diversos factores:

1 º) De la forma de la pieza a obtener.

2 º) De sus dimensiones.

3 º) De la calidad de material que constituye la chapa que se va a trabajar.

De la forma de la pieza a obtener: Impone un modo fundamental, un cierto númerode operaciones directamente proporcional a la complejidad de la forma misma; enotros términos cuanto más simple sea una pieza hueca tanto más pequeño es elnúmero de operaciones necesarias para obtenerla.

De sus dimensiones: Influyen igualmente sobre la determinación del número deoperaciones necesarias.

De la calidad de material que constituye la chapa que se va a trabajar:

El material afecta en la forma de saber cuanta plasticidad tiene o laresistencia que presenta al cizallamiento y aún esfuerzo de corte.

Estos factores se deberán tomar en cuenta, no importando que tan grande opequeña sea la pieza a estampar, otro punto a considerar es la extracción de la piezaestampada.



En el momento de estudiar las fases del trabajo, deben tenerse en cuenta lascondiciones térmicas es decir si el trabajo se debe realizar en frío o en caliente sepuede considerar un trabajo en caliente a partir de una chapa de 7mm de espesor deacero semiduro y duro.

1.4.3.- Operación de punzonado.

El punzonado es una operación mecánica con la cual, mediante herramientasespeciales aptas para el corte, se consigue separar una parte metálica de otraobteniéndose inmediatamente una figura determinada. Es una operación que vaunida a los fenómenos de la transformación plástica y que además en la prácticacasi siempre va ligada a una operación de estampado propiamente dicho.

El punzón en el primer tiempo y prosiguiendo la presión que ejerce sobre laplancha, completa su labor con una compresión del material con lo que da lugar ala deformación plástica del medio interpuesto. El punzón encuentra un camino librepor lo que sigue su carrera hacia abajo, mientras en la inercia de oponerse almovimiento la chapa permanece sujeta a la matriz y el material es llevado a suesfuerzo máximo de ruptura, el cual es sobrepasado por la fuerza ejercida sobre elpunzón para dejar un pieza totalmente terminada por lo menos en esta fase.

El punzonado de la chapa ha encontrado frecuentes aplicaciones en el campode la industria metalúrgica. Con este procedimiento se puede obtener la formacuadrada o hexagonal de algunos tipos de tuercas para tornillos y pernos.

Dichos elementos en vez de obtenerse mediante el torneado de una barra desección cuadrada o hexagonal los cuales saldrían muy caros por el tiempo demecanizado se obtienen directamente de una chapa del mismo espesor de la tuerca ysolo se recurre a otra máquina para hacer el roscado.

El punzonado es en general la primera operación que se realiza para laobtención de piezas en chapa.



1.4.4.- Operación de doblado.

Es la operación más sencilla después de la de corte en el campo de lasconstrucciones mecánicas, se logran muy buenos resultados cuando se puedeemplear como perfil la chapa doblada, si esta es de una longitud apreciable se puedeobtener mediante una máquina plegadora pero los elementos relativamente sepueden doblar mediante las estampas montadas en las prensas.

Para la operación de doblado en general es necesario tener en cuenta, lossiguientes factores, radio de curvatura y elasticidad del material. A ser posible serecomienda evitar los cantos vivos; para este propósito se aconseja fijar los radiosde curvatura interiores, iguales o mayores al espesor de la chapa a doblar con elfin de no estirar excesivamente la fibra exterior y para garantizar un doblado sinruptura estos radios de curvatura se consideran normalmente:

· De 1 a 2 veces el espesor para materiales dulces.

· De 3 a 4 veces el espesor, para materiales mas duros.

Concluida la acción deformante que ha originado el doblado la pieza tiendea volver a su forma primitiva en proporción, entre más duro es el material de lachapa mayor será la tendencia a regresar a su forma original; se debe estefenómeno a la propiedad que poseen los cuerpos de ser elásticos, por este motivoal construir las estampas se fija, por tanteo, un ángulo de doblado más acentuadopara que una vez que haya cesado la presión consiga dar a la pieza el ángulodeseado.

1.4.5.- Descripción de una estampa matriz.

Esta es una de las piezas principales pues gracias a los estampados los cualesse encuentran grabados sobre ella, el punzón logra remarcar bien el contorno de lapieza a troquelar ya que éste, tiene la forma exacta de la figura.

Una matriz completa se compone además de guías laterales las cualesaprisionan a la tira de material para la operación ya sea de estampado o punzonado.De esto se puede deducir que este sistema admite la repetición continua del procesolo cual lo convierte en uno de los procesos con producción más continuos existentes.



1.4.6.- Desgaste de una matriz.

El esfuerzo de cortado o doblado que ha de vencer la resistencia delmaterial, repercute en sus efectos sobre los filos de corte, que pierden su filo inicialdespués de haber producido gran cantidad de piezas. De ahí resulta que piezasiguales presenten un contorno poco definido y lleno de rebabas. Por necesidadesde tipo económico y práctico, se rehabilita la matriz, es decir, una vez templados elpunzón y la matriz se repasan con la muela los filos de corte hasta obtener de nuevolos cantos vivos

Las pérdidas de filos tanto de la matriz como de los punzones es gracias a losesfuerzos dinámicos que presentan, tanto a hechos accidentales como astilladosdesgranamientos y resquebrajaduras, que se producen.

Las causas que pueden dar lugar a estos inconvenientes pueden ser desdematerial de la estampa defectuoso, técnica constructiva deficiente, mal montaje de laestampa, juegos de acoplamiento entre punzón y matriz, mal uso de la estampaemplazamiento incorrecto, presencia de granos endurecidos en el material.

Para evitar se tiene que establecer un control, con el fin de que cada ciertotiempo se le de una rehabilitación a los filos de los punzones y la matriz, estodependerá del material de que estén construidos estos elementos.

1.4.7.- Juego entre punzón y matriz.

La exactitud de las piezas obtenidas mediante el punzonado depende, enprimer lugar, de la precisión con que se hayan construido las matrices para lasformas geométricas sencillas, la precisión se consigue con facilidad con losinstrumentos corrientes de medición. El juego entre el punzón y la matriz dependedel grueso de la chapa y de la calidad del material, que podría ser duro, dulce oblando.

Para punzones pequeños, agujerando la chapa de espesor limitado, el juegono debe existir prácticamente; pero teniendo que trabajar de espesor elevado eljuego debe ser apreciable. El juego u holgura, considerado bajo el punto de vista dediferentes materiales, tendrá que ser mayor para el acero laminado que para elacero dulce, latón y aluminio. Para punzones de grandes dimensiones tendrá que ser



proporciones ligeramente mayores mientras que para punzones de tamaño normalserá constante para cada dureza de metal.

1.4.8.- Disposición de la tira de material.

Ésta es la que determina las dimensiones y disposición de la matriz y a su vezde la placa porta punzones, esta se presenta en forma irregular, tanto que si vienedispuesta transversal o longitudinalmente en el centro de la matriz, ocasiona unanotable pérdida de espacio con el siguiente desperdicio de material, en este casoestudiar la mejor disposición, de modo que permita a todos los lados de la figuraencontrar cada uno de sus sitios, reduciendo al mínimo la perdida de material.

Sin embargo, algunas veces no es posible hacerlo a causa de ciertasirregularidades en los perfiles; pero se ha observado que, modificandooportunamente la silueta de la pieza sin alterar las características es posiblejuntar una pieza con otra y obtener de este modo una disposición favorable parano dejar inutilizada ninguna superficie.

Entonces, se dispondrá la figura de modo que pueda seguir el corte alternado,es decir, la primera serie de cortes se efectúa sobre una cara de la tira de material yal finalizar se le da la vuelta.



1.5.- TROQUELADO DE METALES.

En términos sencillos, el troquelado es un método para trabajar láminasmetálicas en frío, en forma y tamaño predeterminados, por medio de un troquel yuna prensa. El troquel determina el tamaño y forma de la pieza terminada y laprensa suministra la fuerza necesaria para efectuar el cambio.

Cada troquel está especialmente construido para la operación que va haefectuar y no es adecuado para otras operaciones. El troquel tiene dos mitades,entre las cuales se coloca la lámina metálica. Cuando las dos mitades del troquel sejuntan se lleva a cabo la operación. Normalmente, la mitad superior del troquel es elpunzón (la parte más pequeña) y la mitad inferior es la matriz (la parte más grande).Cuando las dos mitades del troquel se juntan, el punzón entra en la matriz.

En la matriz se realizan unas aberturas, por medio de varios métodos. Laforma del punzón corresponde a la abertura de la matriz pero es ligeramente máspequeño, en una cantidad igual a la determinada por el “Juego entre matriz ypunzón” requerida. El tipo y espesor del material y la operación que se va a llevar acabo establecen dicho juego.

Las dos partes se encuentran montadas en un portatroquel: la matriz montadasobre la base y el punzón en una zapata superior. El uso de un portatroquel asegurauna alineación adecuada del punzón y la matriz, sin importar el estado de la prensa.Los troqueles más simples son los que se emplean para hacer agujeros en unalámina.

La prensa usada para llevar a cabo estos cambios de forma tiene una mesaestacionaria o platina, sobre la cual se sujeta la matriz. Una corredera guiada ocarro, que sujeta el punzón, se mueve hacia arriba y abajo perpendicularmente a laplatina. El movimiento y la fuerza del carro son suministrados por un cigüeñal, unexcéntrico o cualquier otro medio mecánico. También se emplean prensasaccionadas hidráulicamente.

El troquelado de láminas metálicas incluye el corte o cizallado, el doblado oformado y las operaciones de embutido superficial o profundo. El corte alrededor detoda la periferia de una pieza se llama “recortado". El corte de agujeros en una piezade trabajo se llama "punzado" o, “perforado". La figura 5 muestra un troquelrecortador con regla de acero.



Figura 5. Vistas de un troquel recortador con regla de acero.



Figura 5. Troquel recortador con regla de acero.



Portatroquel maestro: troquelado en troquel ajustable: es un método útil paraoperaciones de troquelado secundarias (después del recortado). El punzonado,recorte en ángulo, avellanado y otras operaciones se encuentran entre las que sepueden efectuar. Este sistema emplea combinaciones reutilizables de matriz ypunzón para cada agujero u otro elemento que se troquela en la pieza de trabajo.Estas combinaciones se sujetan a un portatroquel maestro reutilizable. El número dejuegos de punzón-matriz usados y su posición determinan la configuración de lapieza de trabajo troquelada. En cada combinación punzón-matriz se tienenincorporados dispositivos botadores, los cuales están atornillados al portatroquelmaestro o sostenidos magnéticamente como se muestra en la figura 6. Confrecuencia se emplean plantillas para colocar las combinaciones punzón-matriz enespecial si el trabajo se realiza periódicamente.

Figura 6. Portatroquel combinado



1.5.1.- Características y aplicaciones del troquelado de metales

Quizá la principal característica de las piezas metálicas troqueladas es que,con unas cuantas excepciones, el espesor de la pared es esencialmente el mismo entoda la pieza. Las piezas troqueladas terminadas son, algunas veces, bastantecomplicadas en forma, con muchas salientes, brazos, agujeros de varias formas,huecos, cavidades y secciones levantadas como se muestra es la figura 7.

En todos los casos, el espesor de la pared es esencialmente uniforme. No serealizan repujados gruesos del tipo que se encuentra en muchos vaciados.

Figura 7. Colección de piezas troqueladas

Los troquelados se llevan a cabo en espesores que varían desde 0.025 mmhasta 9 mm de espesor. El tamaño de las piezas troqueladas va desde la máspequeña usada en los relojes de pulsera, hasta los, grandes tableros empleados encamiones o aviones.

El ingeniero de diseño debe tener presente el borde característico de unapieza troquelada, especialmente si incluye superficies de rozamiento o si, porapariencia u otras razones, se requieren bordes tersos.

El diseñador también debe estar consciente de las rebabas que quedan en unlado de las piezas troqueladas y ser cuidadoso al diseñarlas, con objeto de poderremoverlas con facilidad o que no interfieran con las subsecuentes operaciones ofuncionamiento.



1.5.2.- Troquelado convencional

Las piezas troqueladas pueden maquinarse después del recortado o doblado sise requieren dimensiones más precisas de las que pueden producirse portroquelado, o cuando se requieren formas que no son factibles solamente portroquelado.

Ejemplos de esto es el escariado de los barrenos centrales de poleas oengranes troquelados, superficies rectificadas para darles planicidad y ranuras oáreas de alivio que requieren un cambio en el espesor de la pieza.

1.6 CANTIDADES ECONOMICAS PARA PRODUCCION.

El troquelado convencional es un proceso de alta producción. La producciónes muy rápida, de 35 a 500 o más golpes por minuto. Si la producción total essuficiente para justificar el uso de troqueles compuestos o progresivos, tanto elrecortado como el doblado pueden realizarse en un solo golpe de prensa.En estos casos, las piezas pueden producirse completas a una velocidad de miles porhora. Un troquel progresivo para la producción de piezas similares a las ilustradasen la figura 3.87 requiere altos rangos de producción (250 000 piezas al año, porejemplo) para justificar la inversión. Los troqueles convencionales para producirtales piezas podrían constar de un troquel recortador y perforador y de un troqueldoblador que juntos, cuestan sólo la mitad de un troquel progresivo.

Como regla general, un troquel progresivo no deberá considerarse, a menosque puedan eliminarse cuando menos dos operaciones secundarias.

El costo de los troqueles de doblez varía considerablemente, según sucomplejidad y tamaño. Un troquel simple convencional para formar un doblez puedeser muy barato, mientras que un troquel para doblado complejo o un troquel deembutido para una pieza grande puede requerir una inversión grande.

Como resultado de estos significativos costos de herramental para eltroquelado de metales, aun con bajos costos de mano de obra por unidad conoperaciones múltiples, el troquelado convencional es un proceso para altaproducción.

Las prensas troqueladoras son relativamente bajas en costo comparadas conotro equipo para alta producción. Sin embargo, el costo de la prensa no es un factorsignificativo en el cálculo del tamaño del lote económico, debido a que las prensasson versátiles. Casi cualquier prensa tiene la posibilidad de realizar un amplio rangode operaciones de troquelado.



1.6.1.- Troquelado de pequeños volúmenes

En forma muy general, puede decirse que para condiciones promedio, la líneadivisora entre producciones de poco volumen y las regulares (de volumen medio)está entre 5000 y 10000 piezas por partida o lote. Probablemente lo másimportante es la cantidad total que se espera produzca el herramental durante suvida. Si esta cantidad es menor de 20 000, entonces los métodos para pequeñosvolúmenes probablemente darán los costos totales más bajos. Cuando se requiere de10000 a 20000 piezas, puede ser ventajoso tener tanto estimaciones deherramental convencional como de herramental para bajos volúmenes deproducción. Esto permite hacer un estudio comparativo de costos.

Otra regla para diferenciar el método de bajo volumen y el regular es lasiguiente: cuando el costo de los troqueles excede el costo de las piezas porproducir, se trata de un trabajo de bajo volumen.

Otra ventaja de los métodos para volúmenes pequeños es el poco tiemporequerido para la elaboración del herramental necesario. Debe notarse, sinembargo, que la calidad de las piezas producidas con el herramental de tipopermanente es usualmente superior que la producida con troqueles temporales y,por tanto, la intercambiabilidad de las piezas producidas es mejor.

Los métodos de troquelado para bajos volúmenes deben considerarse encualquiera de las siguientes condiciones:

(1) Para producciones piloto, prototipo o experimentales, particularmentecuando se esperan cambios de diseño, por lo que aún no es recomendable el uso deherramental permanente.

(2) Para producción de piezas de repuesto después de que el herramentaloriginal se ha desechado.

(3)Para productos como equipo industrial, médico o de laboratorio cuyosvolúmenes de producción no son grandes.

(4) En los casos en que es esencial el envío inmediato de un componente parael éxito comercial de un producto (por ejemplo, un artículo de temporada cuyodesarrollo ha comenzado tardíamente o requiere mucho tiempo). Con un menortiempo de fabricación del herramental, la producción puede empezar con másrapidez. En estos casos, los requerimientos económicos básicos (bajo costo y altaproductividad) pueden desecharse con el herramental temporal. Estas



consideraciones deben tomarse en consideración cuando luego se desarrolle elherramental de tipo permanente.

(5) Como repuesto a herramentales de tipo permanente, cuyo trabajo esesencial, a fin de evitar interrupciones en el proceso de manufactura.

(6) Para negocios con escaso presupuesto donde no se considera convenienteinvertir una gran suma en costoso herramental permanente.

1.7. RECOMENDACIONES PARA DISEÑO.

Utilización del material Las piezas deben diseñarse para lograr el máximoaprovechamiento del material. Las formas que pueden acomodarse muy juntas sonmejore que las que tienen que espaciarse sobre el material. Una pieza en forma de Lse acomoda mejor que una en forma de T.

Otros ejemplos se ilustran en la figura 8. Este aprovechamiento del materialtambién requiere una estrecha comunicación entre el diseñador y el fabricante detroqueles, o cuando menos la habilidad del diseñador para visualizar unadistribución como lo haría el fabricante de troqueles.

Figura 8. Dos ejemplos de piezas para permitir un mejor acomodo de las planillas y, en consecuencias, un mejor aprovechamiento del material.



También debe considerarse el aprovechamiento de las porciones sobrantes paraproducir piezas adicionales. En el caso de grandes proyectos, muchas piezas requerirán elmismo espesor y material. Al diseñar una pieza pequeña a partir de un pedazo de materialremanente del recorte de una pieza más grande, el diseñador ahorra material. En estoscasos, deben hacerse las anotaciones pertinentes en el dibujo para proporcionarlainformación al personal de manufactura. La figura 9 presenta un ejemplo de este tipo decasos.

Otro ejemplo es el troquel típico para la laminación de un motor en el que las piezasde la armadura y del campo se hacen de la misma tira de material con muy poco desperdiciovéase la figura 10.

Figura 9. Los rediseños pequeños permiten que una pieza pueda cortarse del material sobrante del recorte de otra pieza.



Figura 10. Secuencia típica del recorte de laminaciones para un motor con un troquel progresivo; muestra cómo Las laminaciones tanto de la armadura como de campos se cortan de la misma tira de material con muy poco desperdicio. (Cortesía de Pie Singer Company.)

Agujeros. El diámetro de los agujeros perforados no debe ser menor alespesor del material, como se muestra en la figura 11. Los manguitos de soporte depunzones especialmente sincronizados o el método de troquelado fino, permitenhacer agujeros más pequeños; pero con el herramental convencional de troquelado,la rotura de punzones se vuelve excesiva si se intentan perforar agujeros máspequeños que el mínimo establecido.

Figura 11. Reglas de diseño para el tamaño y espaciamiento de los agujero.



El espaciamiento entre agujeros debe tener un mínimo de 2 veces el espesordel material, aun cuando se prefieren 3 veces desde el punto de vista de laresistencia del troquel.

Por ejemplo, si el espesor de la pared es demasiado pequeño, la capacidad dela matriz para resistir la presión de perforado es amenazada seriamente.

Figura 12. Los agujeros perforados no deben localizarse demasiado cerca del borde de la pieza.

La distancia mínima del borde de un agujero al siguiente debe ser cuandomenos igual al espesor del material, aunque es preferible que sea de 1.5 a 2 veces alespesor véase figura 12.

Un espaciamiento demasiado pequeño hace que la pieza se deforme en el áreadel borde que esta junto al agujero.

Perforar un agujero antes de doblar la pieza es menos costoso que efectuar elperforado o barrenado de la pieza como una operación secundaria.

La distancia mínima entre el borde inferior de un agujero y la otra superficiedebe ser 1.5 veces el espesor del material, más el radio del doblez, según se ilustraen la figura 13.

El agujero se distorsiona si esta distancia mínima no se respeta.



Figura 13. Espaciamiento mínimo entre un agujero perforado y un doblez para evitar la distorsión del agujero.

Los autores han empleado el siguiente método para eliminar o minimizar ladistorsión cuando el diseño requiere que el borde inferior del agujero esté a unadistancia menor que la distancia mínima recomendada.

Una ranura no funcional, ya sea cuadrada o rectangular, puede perforarsedirectamente debajo del agujero o agujeros deseados (debe respetarse la distanciamínima de un espesor de pared entre los agujeros). Debido a esto, durante el doblezningún esfuerzo o deformación (o al menos muy poca) se transmite al agujero figura14. El método de prueba y error en la experiencia son necesarias para determinardimensiones.

Figura 14. Método para evitar la distorsión de agujeros ubicados junto a un doblez.



Figura 15. Problema de alineación de los agujeros en los extremos opuestos de una pieza doblada en U. (a) Método normal. No se recomienda si se requiere una alineación precisa de los agujeros. (b) Método más preciso: agujeros perforados o barrenados después del doblado. (c) Los

agujeros ovales o sobredimensionados compensan el desalineamiento. (d) El agujero piloto asegura que la plantilla quede

centrada en la matriz de doblado.



A menudo se desea incluir dos agujeros alineados en los extremos opuestosde una pieza doblada en U, con objeto de sostener una flecha o con algún otropropósito. Los diseñadores deben entender que es difícil doblar una pieza a partir deuna plantilla preperforada que tenga los agujeros alineados con precisión. Puedenconsiderarse varias alternativas: (1) perforar o barrenar los agujeros después delformado. Esto es más caro, pero permite una excelente alineación. (2) Usar ampliastolerancias en los agujeros o hacer en uno de ellos una ranura para alinear la pieza,si la función de la pieza lo permite. (3) Incluir un agujero piloto en el fondo de la U.Se hace coincidir este agujero con un perno localizado en la matriz de doblado, en elcual se coloca la plantilla. (Otro punto, si verdaderamente se quiere alinear conprecisión mediante este método, es usar materiales con un estrecho control deespesor. Aun cuando el material con una estrecha tolerancia de espesor tiene unprecio mayor, el costo adicional puede más que compensarse por los ahorrosrealizados al no tener que llevara cabo una operación secundaria véase la figura 15.

El diseñador de piezas troqueladas debe intentar siempre especificar agujerosredondos en lugar de agujeros cuadrados, rectangulares u otras formas. Los costosde hacer punzones y matrices redondos son bastante más bajos que para cualquierotra forma.

Figura 16. Reglas de diseño para radios de esquinas interiores y exteriores en piezas recortadas.



Figura 17. Las proyecciones y lengüetas estrechas hacen que los punzones de l troquel sean estrechos y frágiles. Esto debe evitarse. Las proyecciones deben ser anchas si posteriormente van a someterse a operaciones de doblado.



Aristas afiladas. Las aristas a escuadra, ya sea internas o externas, debenevitarse siempre que sea posible. Las aristas externas a escuadra tienden a romperprematuramente los punzones o matrices, originando rasgaduras, grandes rebabaso bordes ásperos en el área de la arista de la pieza recortada.Asimismo las aristas interiores a escuadra en punzones y matrices son un punto deconcentración de esfuerzo que pueden llevar a la rotura y falla durante eltratamiento térmico o uso. Una regla general es dejar la arista con un radio mínimode redondeo de una y media veces el espesor del material y nunca menor de 0.8 mmvéase figura 16. Debe recordarse que inevitablemente habrá una arista a escuadrasiempre que dos bordes producidos por operaciones de cizallado, ranurado orecortado hagan intersección en ángulo aproximadamente recto. Tales esquinaspueden redondearse puliendo la pieza en tambor o mediante alguna otra operaciónsegundaria.

Secciones estrechas Las proyecciones largas y estrechas deben evitarse, dadoque tienden a distorsionarse y requieren punzones delgados y frágiles. Como reglageneral, las secciones largas no deben ser menores de 1.5 veces el espesor delmaterial. Si la proyección o lengüeta es relativamente corta, esta precaución puedeser menos estricta. La figura 17 muestra algunos ejemplos

1.8.- PROCESO DE TROQUELADO FINO.

El proceso de troquelado fino es una técnica de prensado que utiliza unaprensa especial y herramientas y troqueles de precisión para la producción de piezasque quedan casi terminadas y listas para usar cuando salen de la prensa detroquelado fino, a diferencia de las piezas que se troquelan por métodosconvencionales. El troquelado fino produce piezas con superficies cortadaslimpiamente a lo largo de todo el espesor del material. En comparación, las piezastroqueladas convencionalmente por lo general exhiben un borde cortado conlimpieza sólo sobre un tercio del espesor del material y el resto presenta fracturas.Con el troquelado convencional, cuando estas superficies desempeñan algunafunción, se puede requerir alguna forma de operación secundaria de acabado, como,rectificado, escariado, pulido, etc. A menudo se necesitan varias de estasoperaciones para terminar la pieza.

Cuando se emplea el troquelado fino, aparte del mejoramiento de la calidad delas superficies cortadas, puede obtenerse una mayor precisión dimensional; ademásel proceso permite operaciones que normalmente no se realizan con troqueladoconvencional.



1.8.1.- Ciclo de la prensa.

En la figura 18 se presenta la secuencia de operaciones durante un ciclo de laprensa para troquelado fino:

(1) el troquel se carga con material.

(2) El movimiento hacia arriba del carro levanta la platina inferior y el portatroquel.Esto levanta el material hasta la cara de la matriz.

(3) Conforme cierra el troquel, el anillo V se encaja en el material. El material sesujeta entre el anillo V (o aguijón) y la placa de la matriz, por fuera del perímetro decorte. El contrapunzón (el cual está bajo presión) sujeta el material contra la caradel punzón cortador por la parte interior del perímetro de corte.

(4) Mientras la presión del anillo V y la contrapresión se mantienen constantes, elpunzón continúa su carrera hacia arriba, cortando limpiamente la pieza. Ésta quedadentro de la matriz mientras que el recorte interior queda dentro del punzón. En laposición máxima superior, todas las presiones son eliminadas.

(5) El carro se retrae y se abre el troquel.

(6) Casi enseguida de que se abre el herramental, se vuelve a aplicar la presión delanillo V. Esto desprende del punzón la tira del material que había quedado insertadaen él y empuja el recorte interior fuera del punzón. La alimentación con materialcomienza.

(7) Se vuelve a aplicar la contrapresión expulsando la pieza que continuaba en lamatriz.

(8) La pieza y el recorte se saca del área del troquel por medio de un chorro de aireo con un brazo removedor.

(9) El ciclo se completa y queda listo para volver a empezar.



Figura 18. Ciclo de una prensa de troquelado fino.



UNIDAD 2


La prensa es una máquina herramienta que tiene como finalidad lograr ladeformación permanente o incluso cortar un determinado material, mediante laaplicación de una carga. Una de las causas que han hecho posible la producción ypopularidad de muchos objetos de uso diario y de lujo que actualmenteconsideramos como de utilización normal en nuestra vida, es la aplicación crecientede las prensas a la producción en masa. Uno de los ejemplos más notables quepodemos poner en este sentido es el desarrollo de la industria de fabricación deautomóviles. Los primeros automóviles se fabricaron con relativamente poco equipoy maquinando cada una de las partes metálicas que actualmente se obtienen en elproceso que nos ocupa.

Es notable observar el trabajo de una prensa de gran tamaño que de un sologolpe nos produce el techo de un automóvil cuya forma puede ser sencilla y que salede la prensa sin un arañazo o falla, a pesar de la importancia del trabajo efectuado yde la velocidad de la operación, la prensa es capaz de producir piezas semejantescada 12 segundos.

Figura 19.

Para la producción en masa, las prensas son empleadas cada día en mayornúmero, sustituyendo a otras máquinas. Existe además la razón adicional de que conuna buena operación y calidad de las prensas, se pueden obtener productos demucha homogeneidad, con diferencias de acabado entre unas y otras piezas de0.002" y aún menos, lo cual es una buena tolerancia hasta para piezas maquinadas.

PRENSAS



El secreto de la economía de operación en las prensas estriba fundamentalmente enel número de piezas que se produzcan. No es económico fabricar un costoso dadopara producir unas pocas piezas, pero cuando se produzcan 100 000 ó un millón depiezas, bien puede justificarse la fabricación o compra de un dado costoso, ya queeste se amortiza a través de un elevado número de unidades. Hay prensas quepueden producir 600 piezas por minuto o más.

En esta forma se puede ver que las prensas a pesar de su alto costo puedensustituir ventajosamente los sistemas anteriores de fundir las piezas y acabarlasmaquinándolas. Claro que en cada caso hay que hacer un estudio económicosiguiendo los lineamientos generales apuntados anteriormente, antes de tomar unadecisión.

Es curioso saber que hay casos en que los dados son más caros que la propiaprensa.

Para el operario que controla la pieza y ve transformarse el pedazo de láminaen una pieza terminada en pocos segundos y en una sola operación, el trabajo essimple y fácil y si es un buen mecánico las herramientas o dados utilizados leparecerán muy sencillos (fig. 19). Sin embargo, poner en marcha satisfactoriamentela producción de esas piezas habrá costado seguramente mucho dinero y losmejores esfuerzos de los ingenieros, especialista y técnicos. El progreso de latécnica de fabricación con prensas está íntimamente ligado al progreso de lastécnicas de laminación de metales, que ha permitido obtener láminas y soleras dediferentes metales cada día más uniformes con técnicas de fabricación más sencillasy tolerancias cada vez menores. En el diseño de prensas y dados hay mucho trabajoexperimental, mucho más de lo necesario normalmente en otras industrias. Losmetales pueden ser formados plásticamente en compresión o en tensión dentro deciertos límites, recuperando su forma inicial una vez que el esfuerzo de deformacióndesaparece, si este se ha mantenido dentro del límite elástico. El límite elástico deun material disminuye bajo condiciones repetidas de esfuerzo. Cuando los metales sesometen a esfuerzos más allá de su límite elástico quedan deformadospermanentemente. Si la carga aplicada continúa, la deformación del metal sigueaumentando plásticamente hasta que tiene lugar la ruptura.



Figura 20. Prensa.

Las prensas de corte llevan al material a un esfuerzo más allá de suresistencia última al corte. Las prensas de doblado y embutido emplean una fuerzaque produce un esfuerzo intermedio entre el límite elástico que debe ser excedido, yla resistencia última que no debe de sobrepasarse, por lo que la dureza y elendurecimiento de los metales son de especial importancia para el trabajo de lasprensas.

El aumento de la dureza o resistencia a la deformación de los metalesresultan de un cambio en la estructura interna de los mismos. Este cambio puedetener lugar por la fuerza bruta del trabajo en frío (embutido, laminado, etc.) y puedetambién lograrse con un tratamiento térmico.



2.2.- PRENSAS TROQUELADORAS Y SU CLASIFICACIÓN.

Una prensa troqueladora es una máquina en la cual materiales laminadospueden ser troquelados, doblados, planchados, cortados, embutidos, perforados, etc.La acción de las prensas se lleva a cabo por medio de una herramienta que esimpulsada a presión contra el material laminado. La herramienta puede ser maciza ohueca, afilada o sin filo y de formas variadas según el caso. Si clasificamos a lasprensas de acuerdo al mecanismo de conducción, se pueden clasificar en mecánicaso hidráulicas.

2.2.1.- Prensas Mecánicas.

Son operadas manualmente, en el caso más elemental, y con motor en lamayoría de los casos. El funcionamiento de las prensas operadas con motor estábasado en el siguiente principio:

El motor hace girar un volante de la prensa que está unido al cigüeñal de lamisma directamente o por medio de engranes o bandas, operándose con auxilio deun embrague de fricción (fig. 4). Este embrague es accionado por medio de un pedalo una estación de botones. El embrague se desconecta automáticamente después decada revolución, a no ser que el operador mantenga oprimido el pedal, en cuyo casola prensa repite el trabajo. Después de que el embrague desconecta al volante, unfreno detiene el movimiento del propio cigüeñal. Una biela transmite el movimientodel cigüeñal a una parte móvil de la prensa o ariete, deslizándose éste en unasguías.

Las prensas manejadas con el pie generalmente son llamadas prensas depedal, son usadas solo para trabajos livianos. Las prensas de manivela, son el tipomás común por su simplicidad. Son usadas para la mayoría las operaciones deperforado, recorte y de estirado simple. Las prensas de doble manivela estánprovistas de un método para mover los soportes de discos o las matrices de acciónmúltiple. Las de conducción excéntrica se usan sólo donde se necesita un solomartinete de golpe corto. Las de acción de leva están provistas de un reposo, en laparte inferior del golpe, por esta razón a veces se usan para accionar los anillos desostén del disco en las prensas de estampado. Las de conducción por charnela sonusadas donde se requieren grandes adelantos mecánicos junto a una acción rápida,como puede ser en el acuñado, cortado o en el modelado Guerin. Los mecanismos de



palanca acodillada son usados principalmente en las prensas de estirado paraaccionar el soporte de discos.

Figura 21. Principio de funcionamiento para prensas mecánicas e hidráulicas.

La prensa mecánica o prensadora es una máquina que acumula energíamediante un volante de inercia y la transmite bien mecánicamente (prensa derevolución total) o neumáticamente (prensa de revolución parcial) a un troquel omatriz mediante un sistema de biela-manivela. Actualmente las prensas de revolucióncompleta (también llamadas de embrague mecánico o de chaveta) están prohibidaspor la legislación vigente en toda Europa. La norma que rige estas prensas es la EN-692:2005 transpuesta en España como UNE-EN692:2006.

La fuerza generada por la prensa varia a lo largo de su recorrido en funcióndel ángulo de aplicación de la fuerza. Cuanto más próximo este el punto deaplicación al PMI (Punto Muerto Inferior) mayor será la fuerza, siento en este punto(PMI) teóricamente infinita. Como estándar más aceptado los fabricantesproporcionan como punto de fuerza en la prensa de reducción por engranajes 30º yen las prensas de volante directo 20º del PMI. Por su sistema de transmisión puedenclasificarse en prensas a volante directo, prensas de reducción, prensas de doblereducción, prensas de reducción paralela y prensas de cinemática especial. Por su

http://es.wikipedia.org/wiki/Neumática



estructura se pueden clasificar en prensas de cuello de cisne y prensas de doblemontante ( dentro de estas existen las monobloc y las de piezas armadas portirantes). Por su velocidad se clasifican en prensas convencionales (de 12 a 200golpes minuto en función de su tamaño), prensas rápidas (de 300 a 700 golpes porminuto) y prensas de alta velocidad (de 800 hasta 1600 golpes por minuto en lasmás rápidas de fabricación japonesa y suiza).

Figura 22. Prensa mecánica ó balancín mecánico.

Estas prensas se emplean en operaciones de corte, estampación, doblado yembuticiones pequeñas. No son adecuadas para embuticiones profundas al aplicar lafuerza de forma rápida y no constante. No obstante el desarrollo de prensas concinemática compleja (prensas de palanca articulada o prensas link drive) ha hechoposible que puedan usarse para embuticiones más profundas y con aceros de alta

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Chinese_knife_factory.jpg



resistencia elástica, ya que este tipo de prensas mecánicas reducen su velocidadcerca del PMI pudiendo deformar la chapa sin romperla.

2.2.2.- Prensas Hidráulicas.

Las prensas hidráulicas son producidas en varios tipos y tamaños. Debido aque pueden proveerse de casi ilimitada capacidad, la mayoría de las prensas másgrandes son de este tipo. El uso de varios cilindros hidráulicos permite la aplicaciónde fuerzas en el martinete en varios puntos, y proveen de la fuerza y ritmo necesarioal soporte de discos. Las prensas hidráulicas de alta velocidad proporcionan más de600 golpes por minuto, y se utilizan para operaciones de corte de alta velocidad.

En lo que se refiere a la manera de actuar, las prensas se dividen en 3 gruposprincipales:

1) De simple acción: Tienen únicamente un ariete

2) De doble acción: Tiene 2 arietes deslizando uno exteriormente y otro en elinterior. El ariete exterior es el que constituye generalmente el pisador y es actuadopor medio de brazos articulados o de levas excéntricas, de manera que al final de sucarrera permanece estacionario y aplicando presión para sujetar la pieza, mientrasel ariete interior o punzón sigue su movimiento hacia arriba simultáneamente. Lasprensas de doble acción se emplean principalmente para trabajos de embutidoprofundo.

3) De triple acción: Son muy semejantes en principio a las anteriores, pero tienen unariete adicional que trabaja de abajo hacia arriba, cuyo movimiento se sincronizacon el de los 2 arietes anteriores. La parte superior de un troquel o punzón se sujetaen la mayoría de las prensas a la cara inferior del ariete por medio de tornillos. Laparte inferior del troquel o matriz se sujeta también por tornillos a la mesa de laprensa y se alinea perfectamente con el punzón. Generalmente el dado o troquel esuna sola unidad con sus propias guías.

Al estudiar el empleo de una prensa para una determinada producción, losfactores principales que deben tenerse en cuenta son:



- Clase de operación por efectuarse, lo cuál fija principalmente el tipo de prensa y sucarrera, que debe ser lo más corta posible para evitar desgaste, perosuficientemente amplia para poder manejar libremente el material.

- Forma y tamaño del artículo que fijan las dimensiones de la mesa, claro, carrera, ysi la prensa debe ser de acción sencilla, doble o triple.

- Material empleado en la fabricación del artículo. Determina la presión necesaria dela prensa, tamaño de la mesa, forma de alimentación y número de pasos.

- Producción horaria. Determina la potencia de la prensa, su velocidad de trabajo ysistemas de alimentación.

- Precios límites del producto terminado. Limitan la inversión a realizar y obligan aun estudio técnico económico.

- Troqueles o dados, su tamaño y construcción. Con este dato se fija la luz de laprensa y su carrera, así como el sistema de alimentación más conveniente.

Una prensa hidráulica es un mecanismo conformado por vasos comunicantesimpulsados por pistones de diferente área que, mediante pequeñas presiones,permite obtener otras mayores.

Figura 23. Antigua prensa hidráulica.

En el siglo XVII, en Francia, el matemático y filósofo Blaise Pascal comenzóuna investigación referente al comportamiento de los fluidos. Observó que en unlíquido, la presión que se ejercía se transmitía, con igual intensidad, en todasdirecciones. Gracias a este principio se pueden obtener fuerzas muy grandesutilizando otras relativamente pequeñas. Uno de los aparatos más comunes para

http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Bramahsche_Presse.png

http://es.wikipedia.org/wiki/Vasos_comunicantes

http://es.wikipedia.org/wiki/Pistón

http://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_XVII

http://es.wikipedia.org/wiki/Francia

http://es.wikipedia.org/wiki/Blaise_Pascal

http://es.wikipedia.org/wiki/Fluido

http://es.wikipedia.org/wiki/Líquido

http://es.wikipedia.org/wiki/Presión



alcanzar lo anteriormente mencionado es la prensa hidráulica, la cual está basadaen el principio de Pascal.

El rendimiento de la prensa hidráulica guarda similitudes con el de la palanca,pues se obtienen presiones mayores que las ejercidas pero se aminora la velocidad yla longitud de desplazamiento, en similar proporción.

Cuando se aplica una fuerza sobre el pistón de menor área se generauna presión :

Del mismo modo en el segundo pistón:

Se observa que el líquido esta comunicado, luego por el principio de Pascal, lapresión en los dos pistones es la misma, por tanto se cumple que:

Luego la fuerza resultante de la prensa hidráulica es:

En donde:

= fuerza del pistón menor = área del pistón menor

= fuerza del pistón mayor = área del pistón mayor

; ;

http://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_Pascal

http://es.wikipedia.org/wiki/Palanca



2.3.- ALGUNOS TIPOS DE PRENSAS.

*** Prensas excéntricas.

Figura 24. Marca: Presse Ross. Cuello de cisne.

Las prensas excéntricas de cuello de cisne (de volante directo o reducción deengranajes) están pensadas para la de deformación y estampado piezas pequeñas,las cuales pueden ser introducidas de una a una o en un ciclo continuo.

El dimensionado de los distintos componentes de la estructura se obtienemediante comprobaciones realizadas con un programa de Elementos Finitos, a fin deobtener los valores óptimos de flexión y de resistencia y asegurar la máximaduración de los troqueles, además de la de la propia máquina.

Estas prensas se caracterizan por una estructura rígida lo que garantiza ladurabilidad y seguridad de funcionamiento, por su seguridad, cambio de cursoautomático, barreras de protección y sistema de desbloqueo hidráulico

Tiene una capacidad de 20 a 315 toneladas con 1 ó 2 bielas.



Figura 25. Marca: Erfurt. Modelo: PKZ-VII-500.1FS

Especificaciones.

Fuerza nominal de trabajo: 500 Tn

Carrera: 425 mm

Dimensiones de la mesa: 3150 x 2100 mm

Diámetro del orificio de la mesa: 100 mm

Regulación del carro: 500 mm

Golpes por minuto: 20

Luz máxima a troquel cerrado: 1240 mm

2 Cojines: 160 Tn

Curso de los cojines: 200 mm

Altura de la máquina desde el suelo: 8500 mm

Longitud máquina: 4640 mm

Ancho máquina: 3700 mm

Dimensiones cimentación: 7750 x 5770 x 5500 mm

Voltaje: 380 Volt



Figura 26. De doble montante. Marca: Presse Ross.

Las prensas de doble montante (de volante directo o reducción de engranajes)son apropiadas para la realización de estampado de alta precisión y de piezascomplejas.

Ofrecen precisión, fiabilidad y seguridad, requiriendo mínimo mantenimiento.Además de máquinas con el sistema de cinematismo excéntrico tradicional, ahoratambién ofrecen prensas con ralentización de la velocidad del carro en el últimotramo del curso.

Tienen una capacidad de 63 a 1000 toneladas con una, dos o 4 bielas.

Figura 27. Marca: Arrasate-Taci. Modelo: PR-200



Equipamiento:

· Arranque estrella triángulo.

· Barreras sin tactos de 750 mm.

· Resguardos laterales en corredera.

· Engrase centralizado.

· Caja de levas BALLUFF con sistema de rotura de cadena.

· Electroválvula HERION de doble cuerpo, autocontrolado.

· Regulación de husillo motorizado.

· Bi-manual con brazo giratorio.

· Calderines nuevos.

· Autómata PILZ de seguridad.

· Display de alarmas PX-15.

Máquina totalmente revisada incluyendo las siguientes mejoras:

· Elementos nuevos: casquillo de bielas, casquillo de cigüeñal, sistema deengrase, cigüeñal, excéntrica, carenado y equipo eléctrico.

· Embrague revisado.

Esta máquina es conforme con las directivas de máquinas 98/37/CEE.

Especificaciones.

Potencia nominal: 200 Tm

Recorrido graduable: 20-180 mm

Dimensiones de la mesa: 1400 x 900 mm

Dimensiones base carro: 1000 x 750 mm



Distancia de suelo a mesa: 800 mm

Distancia máx. de mesa a base carro: 540 mm

Espesor de la placa supletoria: 110 mm

Profundidad cuello de cisne: 800 mm

Regulación máx. del carro: 180 mm

Golpes por minuto: 40

Potencia del motor ppal.: 19 Kw/ 25 Cv

Peso: 17800 kg

Nº de guías: 4 V

*** Prensas hidráulicas.

Figura 28. Marca: Ona-Press. Modelo: EMD-62,5-2,8-H



Especificaciones.

Esfuerzo máximo regulable del embutidor: 625 Tn

Esfuerzo máximo regulable: 62,5 Tn

Esfuerzo máximo regulable: 250 Tn

Presión máxima regulable: 250 Kp/cm²

Presión máxima regulable: 290 Kp/cm²

Presión servo: 30 Kp/cm²

Dimensiones exteriores de las mesas: 3820 x 1500 mm

Dimensiones útiles entre montantes (frente): 2800 x 1500 mm

Dimensiones útiles entre montantes (costado): 840 x 3820 mm

Dimensiones de la mesa: 3600 x 1300mm

Distancia entre mesas: 1600 mm

Recorrido máximo regulable de la mesa móvil principal: 1300 mm

Recorrido máximo regulable de la mesa móvil cojín: 425 mm

Cilindros principales: 2 Nº

Potencia de accionamiento: 87 CV

Altura de trabajo: 700 mm

Aproximación: Constante 400mm/seg

De 62,5 a 215 t, constante 24mm/seg

De 215 a 625 t, variable de 24 A 7mm/seg



Máxima de 240mm/seg

Subir constante 75mm/seg

Figura 29. 4 columnas descendentes. Marca: Moldes Épila. Modelo: Premek 50

Características.

· Diseño 3D y cálculos estructurales por elementos finitos.

· Diseño personalizado según las necesidades.

· Dimensiones de plato a determinar. (Estándar = 2100 x 1300 ó 2300 x 1500mm)

· Sistema Hidráulico Bosch-Rexroth con sistema de potencia constante, bajoconsumo y baja humorosidad.

· Cumplimiento con la norma DIN 2353 (tolerancia)

· Sistema SYTEMA de seguridad para-caída

· Sistema de control personalizado.

· Cumplimiento con la normativa CE.

·



Especificaciones.

Velocidad estándar de bajada: 250 mm/seg (velocidad de

trabajo estándar 12-50mm/seg)

Velocidad de trabajo estándar: 166-200 mm/seg (velocidad lenta

estándar 12-50 mm/seg).

Tipo de prensa: 4 columnas

Movimiento: Descendente

Fuerza (Presión máx.): 50 toneladas

Grupo hidráulico: REXROTH

Potencia bomba: 15 kW

Intercambiador de calor: Sí

Dimensiones habituales: 2100 x 1300 mm

Apertura máxima entre mesas: 1260 mm

Carrera de mesa móvil: 840 mm

Sistema anticaída de seguridad: SYTEMA

Mesa ranurada para T M12 ó M16: Sí

Mesa calefactada (70ºC): Opcional

Velocidad de cierre de mesa: 250 mm/seg

Velocidad de trabajo (subida y bajada): 12-50 mm/seg

Velocidad apertura de mesa: 200 mm/seg

Control (PLC): Telemecánica (Opcional Siemens)

Certificado CE: Sí



TROQUELESPROGRESIVOS

UNIDAD 3


Un troquel progresivo realiza una serie de operaciones en tiras de material,en dos o más estaciones durante cada carrera o golpe de la prensa para produciruna pieza, según la tira de material se mueve a través del troquel progresivo. Cadaestación de trabajo realiza una o más operaciones distintas, pero la tira debemoverse desde la primera estación y a través de cada una de ellas para producir unaparte completa.

Pueden incorporarse en el troquel una o más estaciones intermedias que seles llaman muertas no para ejecutar trabajo sobre la tira de metal, sino paraposicionar la tira, facilitar el avance de la misma de una estación a otra,proporcionar secciones máximas de la matriz, o simplificar su construcción.

El avance lineal de la tira de material a cada golpe de la prensa se conocecomo la progresión, avance o paso y es igual a la distancia entre estaciones. Laspartes de la tira que no se desean se van cortando de la misma según avanza através del troquel, y una o más cintas o lengüetas se dejan conectadas a cada parteparcialmente completada para conducirla a través de las estaciones del troquel.

Algunas veces las partes se hacen de piezas cortadas individuales, que noforman parte ni están conectadas a una tira; en tales casos, se emplean de dosmecánicos u otros dispositivos para el movimiento de la pieza de estación a estación.

En el troquel progresivo, las partes permanecen conectadas a la tira dematerial que se hace avanzar, a través del troquel por alimentadores automáticos yposicionados con rapidez y precisión por medio de guías.

Herramental troqueles, troqueles progresivos Siempre que es posible, seproduce una pieza con un troquel compuesto con objeto de fabricarla en una solaoperación. Los troqueles progresivos para troquelado fino han estado en uso porvarios años.



Las operaciones que pueden efectuarse en los troqueles progresivos paratroquelado fino son las siguientes:

Achaflanado (interno o externo) Doblado (laterales, lengüetas salientes, etc.) Acuñado para abocados adelgazado del material en componentes tipo martillo,bridas y monedas o medallas. Formado embutidos superficiales son posibles en ciertas piezas y materiales).

3.2.- TIPO DE TROQUEL PROGRESIVO.

Las operaciones necesarias para hacer una parte, pueden ser incorporadasdentro de una serie de troqueles individuales, un troquel progresivo o un troquel detransferencia. Los troqueles individuales pueden ser de cualquiera de los dos,operación simple o compuesto.

La capacidad de la prensa y el tonelaje dependen de la medida del troquel ycuanto trabajo tiene que ejecutar. La longitud de un troquel progresivo o detransferencia es determinado por la medida de la parte y el número de operacionesque van a ser ejecutadas. El número de estaciones del troquel no sonnecesariamente la misma como el número de operaciones básicas pero dependesobre como estas operaciones son combinadas y divididas, cuando elacomodamiento de la tira es diseñada. El acomodamiento podría incluir lasestaciones muertas necesarias para hacer un troquel más fuerte, dar espacio paratrasladar de estación a estación y dar estaciones extras, si necesitó para hacer lafunción del troquel más suavemente. Para una parte difícil esta es una buenapráctica, si el tiempo permite hacer troqueles provisionales para determinar porpruebas, como la parte se formará y cuantas estaciones son necesarias.

El número de estaciones para ser usado en un troquel progresivo o en untroquel de transferencia podría ser cuidadosamente considerado particularmente siuna o dos estaciones más podrían hacer el troquel tan largo que la siguiente prensamás larga podría ser requerida. Si una prensa más grande no está disponible o si nopuede ser comprada las operaciones requeridas para hacer la parte deben sercombinadas dentro de más pocas estaciones del troquel o la parte debe ser hecha enmás que un troquel. También la siguiente prensa más grande puede operar enmenos carreras por minuto que la prensa más pequeña. La producción más baja yaumento del costo de la parte podría resultar.



Cuando las operaciones son combinadas dentro de pocas estaciones en untroquel progresivo o troquel de transferencia para acomodar en una mesa de laprensa la calidad del metal de trabajo puede requerir ascenso. Haciendo más trabajoen una estación del troquel usualmente resulta dentro de más severo formado, quesi el trabajo fue distribuido sobre más estaciones.

Las partes teniendo un embutido más grande en un extremo que en el otro ypiezas grandes de forma irregular algunas veces pueden inclinarse en un ángulo a lacama de la prensa para obtener embutido más favorable o una posición de formadopara ganar una mejor superficie de planchado.

Las partes pequeñas pueden ser hechas dos o más por carrera para utilizarmás eficientemente la prensa. Un chorro de aire o la gravedad son usadas paradescargar el troquel. Las partes más grandes que tienen una velocidad deproducción más baja son cargadas y descargadas manualmente con algunaasistencia de la gravedad. Las partes de alta producción de cualquier medida puedenser transferidas para carga automática y mecanismos de descarga. Las prensasmanualmente cargadas usualmente son operadas intermitentemente por el operador.Las prensas de alta producción están trabajando continuamente. Cuando se montancomo en línea de producción, las prensas son sincronizadas, esto es que todo elequipo auxiliar y las prensas en la línea operan como una unidad.

Los troqueles progresivos y de transferencia con zapatas fuertes, postes guía,bujes y mamelón y elementos de troquel reducen el uso del troquel de la vibración ydistorsión y mejora la producción.

3.2.1.- Diseño de troqueles progresivos de carburo.

La característica de los troqueles de carburo y su habilidad para resistir elabrasivo al desgaste y retener una superficie fina y a los golpes de impacto repetidosen sus filos de trabajo y superficies. La vida larga obtenida entre rectificados oafilados, permite una alta producción a bajo costo.

El volumen de partes para hacer, no necesita ser demasiado alto parajustificar el aumento de costos en los troqueles de carburo (el cual es generalmentede dos a cuatro veces que los troqueles de acero). El costo más grande escompensado por las ventajas antes mencionadas, en adición a la calidadperfeccionada del trabajo y la eliminación de las subsecuentes operaciones.



Considerando la aplicación de troqueles progresivos de carburo para punzonar ycortar en las prensas, los estudios deben ser hechos cuidadosamente, tomando encuenta los siguientes factores para el diseño y aplicación son:

1. El grado apropiado de carburo a usar.2. La clase de material que va a ser trabajado.3. El diseño y construcción del troquel progresivo.4. El método del montaje en la prensa.5. El tipo del montaje en la prensa.6. Lubricación del material a trabajar en la producción de partes.7. El proceso y equipo usado para el rectificado y mantenimiento del troquel.

3.2.2.-Selección de troqueles progresivos

La selección de un troquel progresivo, se justifica por el principio de que elnúmero de operaciones logradas con un manejo del material y de las partesproducidas es más económico que la producción por medio de una serie detroqueles separados de operación sencilla y un número de operaciones de manejopara troquel sencillo.

Cuando los requerimientos totales de la producción son elevados,particularmente si los volúmenes de producción son grandes, el ahorro en el costototal del manejo (hombres ahora) por la fabricación progresiva, comparada con unaserie de operaciones sencillas es, con frecuencia, mayor que el costo del troquelprogresivo.

La fabricación de partes con un troquel progresivo bajo las condiciones deproducción antes mencionadas, estará posteriormente indicada cuando:

1. El material disponible no es tan delgado que no pueda ser guiado, o tan gruesoque haya problemas para su enderezado.

2. El tamaño general del troquel (desempeño del tamaño de la pieza y longitud de latira) no sea demasiado grande para las prensas disponibles.

3. Que se disponga de las prensas para la capacidad total requerida.



La producción progresiva de partes puede ser realizada en varios tipos deprensas. La característica operacional de una prensa debería ser considerada enrelación a los requerimientos de clases de trabajo definidas que va a ser hecho. Haycinco clasificaciones comúnmente usadas para identificar el trabajo en prensas departes metálicas procesadas en frío. Estas son, cortar, doblar, embutir y estampado.Algunas de éstas operaciones son mejor acomodadas en prensas operadasmecánicamente, (y otras son más eficientemente hechas sobre prensas hidráulicas yneumáticas).

Corte:

Esta clasificación incluye corte de plantilla o corte de metal dentro de lamedida apropiada para subsecuentes operaciones y punzonado o perforado deagujeros en las láminas o plantillas.

La mayoría del trabajo en esta clasificación, puede ser sobre prensasmecánicas de carrera corta con un volante o engranado para impulsar. El estilo delbastidor puede ser de lados rectos para simple acción, o el bastidor abierto concualquiera de los tipos sólido o abierto atrás. El bastidor abierto atrás, puede servertical fijo, inclinado fijo o de tipo inclinable.

Doblado:

Esta incluye el doblado o formado de pestañas de varias partes largas.

Prensas de lados rectos, bastidor abierto o de simple acción inclinada concarrera de la prensa adecuada para la operación de doblado.

Formado:

El formado de partes no más de 100mm de profundidad en la mayoría de loscasos en prensas mecánicas para la operación. El formado con la ayuda de cojinesde aire es más preciso sobre una prensa mecánica que la hidráulica. Laprofundidad del formado se puede regular por medio del ajuste en el martinete.

Embutido:

El embutido puede ser hecho en los mismos tipos de prensas usado para cortede plantilla, si la carrera de la prensa es adecuada, y la prensa es equipa da con uncojín de aire. Sin embargo para operaciones de corte de plantilla, las prensas sonmás rápidas que las prensas usadas para operaciones de embutido.



Las Operaciones ejecutadas Progresivamente:

La producción de partes progresivamente puede ser obtenida en varios tiposde prensas.

El troquel progresivo convencional en el cual la tira entra al troquel y unaporción de ésta, es utilizada para llevar la parte a través del troquel, usualmente esoperado en una prensa de lados rectos o en una prensa de alta velocidad.

Las prensas de lados rectos alta velocidad, son de construcción fuerte conaberturas en las columnas para alimentación de las tiras y remover el desperdicioPuesto que algunos troqueles progresivos requieren que los sacabocados o piezaspunzonadas hacia afuera por los punzones y tiradas a través de la cama, éstasprensas son diseñadas con aberturas bajo la cama para remover las piezas odesperdicio.

El corte de plantilla, formado y embutido de partes de un diseño que nopermiten el uso de tiras para llevar, puede ser acabado en prensas equipadas conmecanismos de transporte o transferencia.

En una prensa transporte, una plantilla es cortada por un punzón en laprimera estación y empujada a través de la hembra y dentro de la correderatransporte.

Como la corredera de la prensa asciende la plantilla es transportada dentrode cada hembra sucesiva donde operaciones subsecuentes son ejecutadas sobre laplantilla.

La alta producción de partes pequeñas puede ser obtenida sobre estasprensas sin necesidad de los troqueles costosos. Los transportadores de correderasson construidos como una parte especialmente diseñada de las prensas múltiples decorrederas rectas que convergen en un punto, o las máquinas múltiples del cigüeñalpara ojillos

3.2.3.- Características típicas y sus aplicaciones

Las razones para considerar el troquelado fino incluyen la necesidad deacabados superficiales mejorados, forma de escuadra en los bordes cortados, mayorprecisión dimensional y una apariencia y planicidad superiores, comparadas con lasque se obtienen mediante el troquelado convencional.



Se pueden incorporar piezas como pistas para levas, pernos localizadores,remaches y guías a la pieza hecha por troquelado fino.

La producción de engranes, segmentos de engrane, trinquetes y cremallerases uno de los principales campos de aplicación del troquelado fino.

3.2.4.- Acabado superficial y escuadrado de los bordes

El acabado promedio de la superficie en piezas hechas por troquelado fino es de0.45 _m. Es posible obtener un súper acabado de 0.1 a 0.2 _m con matrices decarburo para aplicaciones como levas especiales para las cuales se requiere unasuperficie pulida. Debido al desgaste de los troqueles y a los materiales usados, lacifra de 0.45 _m puede rebasarse después de producir cierto número de piezas.La perpendicularidad se los bordes cortados rara vez es de 90 grados, pero no varíamás de 40 a 50 minutos, aproximadamente. La calidad del material cortado y leestado del herramental son las condiciones que más influyen en estascaracterísticas.

3.2.5.- Cantidades económicas para producción

Generalmente el troquelado fino puede clasificarse como un proceso de producciónde alto volumen, ya que la calidad y el costo del herramental requieren unarazonable cantidad de piezas para justificar el gasto. Una comparación entre variosmétodos de producción debe mostrar una verdadera justificación, debido a que loscostos del herramental no son el único factor que debe tomarse en cuenta. Enalgunos casos, cantidades de 1000 a 5000 piezas pueden amortizar el costo delherramental. Esto sucede cuando se elimina una costosa operación secundaria comoel perfilado por control numérico, rectificado o un escariado difícil) al diseñar lafabricación de la pieza por medio de troquelado fino. Como guía general, puededecirse que las cantidades mínimas por considerar están entre 10000 y 20000piezas.

3.2.6.- Comparaciones producción tiempo

El ciclo de operación es ligeramente más lento en el troquelado fino que en eltroquelado convencional. Una rapidez de prensa de 45 golpes por minuto podría serun buen promedio en las operaciones de troquelado fino.



Al comparar el troquelado fino con el troquelado convencional, el costo totalde todas las operaciones necesarias para completar una pieza incluyendo elmaquinado secundario, deben considerarse.

3.3.- RECOMENDACIONES DE DISEÑO DE PIEZAS.

Radios de redondea: En las piezas hechas por troquelado fino las aristasdeben redondearse. Si no se redondea o si el radio es demasiado pequeño, el bordecerca de la esquina mostrará rasgaduras en el material en las zonas de corte. Elpunzón principal y los punzones interiores de la forma pueden generar rebabas enestas áreas después de un reducido periodo de uso.

El ángulo de la arista el tipo y espesor del material determinan el radio deredondeo mínimo requerido. En general, se aplican los siguientes valores:

Ángulos obtusos: radio entre el 5 al 10% del espesor del materialÁngulos rectos: radio entre el 10 y 15% del espesor del materialÁngulos agudos: radio entre el 25 y 30% del espesor del material

Estos se refieren a aristas externas. Las aristas internas puedendimensionarse usando dos tercios de los valores anteriores. En general, el radiomáximo posible debe especificare en todos los casos, ya que esta previsión puedebeneficiar la duración del herramental, véase la figura 3.99

Figura 30. Radios de redondeo recomendados para piezas hechas por troquelado fino.



Agujeros y ranuras:

Por lo general, los agujeros en materiales de 1 a 4 mm de espesor puedentroquelarse dejando una distancia que corresponda al 60 o 65% del espesor delmaterial entre el agujero y el borde. Cuando se trabaja con materiales más gruesosla presión específica de corte se hace mayor en esas áreas críticas. También seincrementa la rapidez de calentamiento de los componentes de corte.

La experiencia señala que las distancias mencionadas deben aumentarsecuando se utilizan materiales de más de 4 mm de espesor.

Básicamente, se aplican los mismos datos tanto para el diámetro de losagujeros como para el ancho de las ranuras. Las recomendaciones para aplicacionespueden obtenerse de los datos proporcionados en la figura 31.

Figura 31. Regla de diseños para ranuras hechas por troquelado fino



Formas dentadas:

Las formas de dientes para engranes, cremalleras, etc. pueden hacerse portroquelado fino cuando el ancho del diente en el radio del círculo de paso es el 60%o más del espesor del material En ciertos casos, el ancho puede reducirse al 40% delespesor del material. Los factores determinantes son la forma del diente y el tipo dematerial trabajado.

Debe tenerse en cuenta que las crestas y la raíz de los dientes han de tenercierto radio. En prácticamente todos los casos esto es permisibles, ya que la formadel diente en estas áreas generalmente no tiene ninguna función real.

3.4.- DISEÑO DE PUNZONES Y OTROS ELEMENTOS INDISPENSABLES DE UNTROQUEL.

2.5.1.- Diseño de punzones.

Los punzones para punzonar son usualmente el eslabón más débil en cualquierdiseño del troquel simple para punzonar o troquel progresivo yo con estaciones depunzonado. Los siguientes factores deben ser siempre tomados en consideración:

1. Hacer los punzones lo suficientemente fuertes, esto es, que los choques repetidosen operación no provoquen una fractura.

2. Los punzones delgados deben ser suficientemente guiados y soportados paraasegurar el alineamiento entre el punzón y los miembros del troquel paraprevenir flexión.

Hacer el diseño lo más práctico posible de manera que el reemplazo y el sacarlosea lo más fácil, en el momento de rotura, ó reparación del troquel progresivo.



Figura 32. Punzones.

a) Punzones con hombro.

Los punzones con hombro son los más comúnmente usados, hechos de unbuen acero de herramientas, endurecidos y rectificados totalmente. El diámetro A esmetido a presión en el portapunzón. El diámetro B el cual es una longitud de 3mm.es un escalón para un buen alineamiento mientras se está presionando. El hombro Ces usualmente hecho de una longitud de 3mm a 5mm. El diámetro D del hombro esusualmente hecho de 3mm más grande que el diámetro A. El diámetro E es siempreconectado con el diámetro B con un radio R tan grande como sea posible.

b) Punzones irregulares.

El método para fijar el punzón irregular para prevenirlo del giro es diseñar unplano en la cabeza del punzón para descansar contra una orilla de una ranura en elportapunzón. Un ajuste a presión es requerido para el ensamblo del mismo.

Otro método es fijar con una cuña en una ranura con los extremos redondos en el



portapunzón y el plano en la cabeza del punzón.

Cuando dos punzones irregulares están muy cerca, el mejor método de evitarel giro, es diseñar planos en las cabezas de los punzones.

Es tas superficies planas descansan una con otra con un buen ajuste apresión, conservando los punzones dentro del alineamiento.

El diseño más práctico y económico para evitar el giro y conservar la posicióndel punzón Irregular es colocar un pasador a presión a través de ambos, delportapunzón y el punzón para que la mitad del pasador sujete al punzón y la otramitad sujeta al portapunzón.

c) Punzones con cabeza cónica.

Los punzones pequeños de diámetro son difíciles de maquinar los hombros yantieconómicos, por esta razón son hechos de material a la medida del diámetro ycortado a la longitud diseñada.

En un extremo es amartillado para formar la cabeza y esta es terminada a un

ángulo de 82° para un ajuste estándar de agujeros para cabeza embutida. También.deben ir perfectamente guiados, en el extractor.

Cuando están propiamente soportados de esta manera, estos punzonespunzonarán agujeros tan pequeños de diámetro como el doble del espesor delmaterial.

Otro método puede ser que el casquillo que soporta al punzón con cabezacónica es guiado en un buje endurecido metido a presión en el extractor.

De esta manera el punzón sobresale del casquillo una distancia muy cortapara máxima rigidez.



3.5.- DISEÑO DE PILOTOS.

Los pilotos son de gran importancia en las operaciones de los troquelesprogresivos y algunos problemas en las líneas de prensas pueden ser ocasionadospor falla del diseño. Para su aplicación, los siguientes factores deben serconsiderados:

1. Los pilotos deben ser lo suficientemente fuertes, esto es que los golpes repetidosno deben causar fracturas. Severos golpes son aplicados a la punta del pilotomás de lo que algunas veces está realizarlo. Considere que el piloto mueve unatira de material grueso, la mayoría instantáneamente registra dentro.

2. Los pilotos delgados deben ser lo suficientemente guiados y soportados paraprevenir que se doblen el cual causan falla en la posición de la tira.

3. El diseño del troquel, debe ser lo más práctico posible para prever la rápida yfácil de quitar los pilotos y facilitar el afilado de punzones.

3.6.- DISEÑO DE EXTRACTORES.

Las extractores, remueven el material o tira del rededor del punzan o cortadorde plantilla. Una severa adhesión de la tira a los punzones es una característica delproceso en un troquel progresivo que punzona y corta.

Por su bajo costo los extractores sólidos son los más frecuentemente usados,particularmente cuando se usa material en tira. •

Los extractores o planchadores con resorte, aunque más complejo, podría serusado cuando se presentan las siguientes condiciones:



1. Cuando las plantillas son requeridas perfectamente planas y precisas porque losextractores aplanan o planchan la lámina antes de que empieza a cortar.

2. Cuando la plantilla o punzonado de un material delgado y para prevenir fracturasdesiguales en las orillas redondeadas de las plantillas.

3. Cuando las partes van a ser troqueladas de material de desperdicio dejado deotras operaciones, los extractores o planchadores con resorte dan buenavisibilidad al operador para los propósitos de centrado del material.

4. El extractor hace la acción inmediatamente y los punzones pequeños no estánexpuestos a romperse.

5. En operaciones secundarlas, tales como en troqueles de punzonado aumenta lavisibilidad,, dado por el extractor o planchador con resortes, permitiendo lacarga de trabajo y aumentando la producción.

Los extractores pueden ser hechos de acero rolado en frío si ellos no van aser maquinadas excepto para hacer agujeros. Cuando el maquinado va a seraplicado a calibres con claro. Las placas deberán ser hechas de acero paramaquinar el cual no está sujeto a distorsión.

Figura 61. Extractores.



3.7.- DESARROLLO DE LAS TIRAS PARA TROQUELES PROGRESIVOS.

Las operaciones realizadas en un troquel progresivo son con frecuenciarelativamente sencillas, pero cuando se combinan en varias estaciones, el diseño delas tiras mas practico y económico para un funcionamiento optimo del troquelresulta con frecuencia difícil de proyectar.

La secuencia de operaciones sobre una tira y los detalles de cada operacióndeben ser cuidadosamente desarrollados para ayudar en el diseño de un troquel queproduzca partes buenas dentro de las tolerancias y especificaciones de ingeniería dediseño.

Deberá establecerse una secuencia tentativa de operaciones y tomar enconsideración los siguientes pasos, según se desarrolla la secuencia final de lasoperaciones:

1. Agujeros punzonados y muescas para guía en la primera estación. Pueden serpunzonados otros agujeros que no serán afectados por las siguientesoperaciones.

2. Desarrollo de la pieza para operaciones de embutido y conformado por el libremovimiento del metal.

3. Distribuir las áreas punzonadas sobre varias estaciones si están juntas o estáncerca del borde de la abertura de la matriz.

4. Analizar la forma de las áreas de pieza inicial en la tira para dividirlas en formassimples, de manera que los punzones de contornos sencillos puedan cortarparcialmente una área en una estación y cortar las áreas restantes en estacionesposteriores. Esto puede sugerir el uso de formas de punzones comercialmenteobtenibles.



5. Emplear estaciones intermedias para reforzar los bloques, matrices, placasextractoras y porta punzones, y para facilitar el movimiento de la tira.

6. determinar si la dirección del grano de la tira afectara en forma adversa ofacilitara una operación.

7. Planear las operaciones de conformado o embutidos tanto en una direcciónascendente como descendente, la que asegure el mejor diseño del troquel ymovimiento de la tira.

8. La forma de la parte terminada puede dictar que la operación de cortado precedaa las últimas operaciones no cortantes.

9. Diseñar tiras o lengüetas transportadoras

10. Verificar el diseño de la tira para desperdicio mínimo; emplear un diseñomúltiple, de ser factible.

11. Colocar las áreas de corte y de conformación para proporcionar una cargauniforme sobre el ariete de la prensa.

12. Diseñar la tira para que el desperdicio y la parte puedan ser expulsados sininterferencia.



Se tienen tres tipos de acomodamientos, a saber:

a) El acomodamiento sin desperdicio o sin intervalo.

b) El acomodamiento normal vertical, inclinado y horizontal.

c) El acomodamiento imbricado o de retorno. De retorno porque cuando sale la tiradel troquel se gira 180º y se vuelve alimentar el troquel progresivo.



Los acomodamientos deben ser cuidadosamente delineados para encontrar eldesperdicio de material o determinar qué cantidad efectiva de material seráahorrado.

De cincuenta a setenta por ciento del costo de una pieza troquelada, es material.Además el método empleado para el acomodamiento de la tira directamente influyeel éxito financial o falla de alguna operación de prensa.

En el acomodo se muestran tiras de desperdicio de diferentes piezas. Estas tiras demetal revelan la progresión de los pasos para producir las partes terminadas, controqueles progresivos en prensas troqueladoras.

3.8.- VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS TROQUELES PROGRESIVOS COMPARADOS CONLOS TROQUELES SIMPLES.

VENTAJAS:

1. Mayor velocidad de producción y mayor numero de pizas iguales a bajo costo.2. Economía de material, menor desperdicio y mayor número de piezas por rollo.3. Mayor seguridad en la operación.4. Flexibilidad en la operación y menor cantidad de operarios y prensas.5. Ahorro de espacio.6. Operación automática.7. Ahorro de tiempo en los montajes del troquel.8. Mayor seguridad y comodidad en el manejo.9. Reducción de gastos fijos.

DESVENTAJAS:

1. mayor inversión en el costo de los troqueles2. Mayor costo en el mantenimiento3. Diseño mas complicado4. Se requiere de prensa y equipo especial en algunos troqueles.



3.9.- MATERIALES Y TRATAMIENTOS TERMICOS.

En esta sección describiremos los materiales usados para la fabricación delos elementos del troquel progresivo así como los diferentes tratamientos a aplicar.

3.9.1.- Materiales para fabricación de piezas.

1)TRATAMIENTOS-TÉRMICOS.

2)TRATAMIENTOS-TERMOQUIMICOS.

Los aceros están formados por aleaciones de elementos variando sus característicassegún las proporciones de dichos elementos. A continuación describiremos lascaracterísticas de los principales materiales utilizados para la formación de aceros:

-CARBONO: Elemento fundamental que acompaña al hierro en los aceros. Hace queaumente la dureza y resistencia disminuyendo la ductilidad. El aumento de carbonoaumenta la capacidad de temple.-CROMO: Aumenta la dureza, resistencia y elasticidad. Material favorable para lacementación.-MANGANESO: Favorece la forjabilidad y le resta efectos perjudiciales al azufre.-MOLIBDENO: Facilita el temple haciendo el material resistente a altas temperaturas.-NIQUEL: Mejora la resistencia, tenacidad y ductilidad favoreciendo el temple.-VANADIO: Aumenta la forjabilidad, disminuyendo la capacidad de soldar.-COBALTO: Permite que el acero conserve su dureza a altas temperaturas.-ALUMINIO: Favorece la nitruración.-AZUFRE. Favorece el mecanizado, perjudicando en la resistencia y tenacidad.-FOSFORO. Favorece la colada en piezas fundidas, perjudicando en sus propiedadesmecánicas.



3.9.2.- Tabla de equivalencias de aceros.

F-1110 1.1141 XC-15 1370 Buen material parasoldadura

F-1140 1.1191 XC-45 1650 Bonificar o temple porinducción

F-1250 1.7220 35 CD 4 2234 Bonificar max. 35 Hrc.

F-1280 1.6511 35 NCD 4 ---------------- Piezas para fricción

F-5211 1.2379 Z160CDV12 2310 Alta resistencia aldesgaste

F-5220 1.2510 90MCV5 2140 Piezas que trabajan contensiones

F-5229 1.2842 90MV8 ---------------- Tenacidad y elasticidad

F-6220 1.0037 A-50 1312 Fabricación de oxicortes

CHAPAAZUL

1.1248 XC-70 1774 Fabricación de sufrideras

CARMO ---------- ------------- 2249 Acero pretemplado a46Hrc

GG-25 GG-25 FGL215HB 0215-00 Fundición gris para bases

GGG-60 GGG-60 FGS600-3 0732-03 Fundición de acero.Carros-pisador



3.9.3.- Tratamientos térmicos: templado – revenido – recocido.

A través de los tratamientos térmicos podemos modificar las propiedades de losmetales, mediante alteraciones de su estructura, pudiendo así desempeñar congarantías los trabajos demandados. Las aleaciones de tipo ferroso son las que mejorse prestan a ello.

El tratamiento térmico consiste en calentar el acero a una temperatura determinada,mantenerlo a esa temperatura durante un cierto tiempo hasta que se forme laestructura deseada y luego enfriarlo a la velocidad conveniente. Los factorestemperatura-tiempo deben ser muy bien estudiados dependiendo del material,tamaño y forma de la pieza. Con el tratamiento conseguiremos modificarmicroscópicamente la estructura interna de los metales, produciéndosetransformaciones de tipo físico, cambios de composición y propiedadespermitiéndonos conseguir los siguientes objetivos:

* Estructura de mejor dureza y maquinabilidad.* Eliminar tensiones internas y evitar deformaciones después del mecanizado.* Estructura más homogénea.* Máxima dureza y resistencia posible.* Variar algunas de las propiedades físicas.

TEMPLADO:

El temple es un tratamiento que tiene por objeto endurecer y aumentar la resistenciadel acero. Después del temple siempre debe de realizarse la operación de revenido.

Calentaremos el acero a una temperatura suficientemente elevada paratransformarlo en austenita, seguido de un enfriamiento adecuado para transformaresta en martensita.

A continuación describiremos los diferentes elementos constituyentes de los acerosdependiendo de las temperaturas y enfriamientos a que son sometidos:



Austenita. Es una solución sólida de carburo de hierro, dúctil y tenaz, blanda y resistente aldesgaste.

Bainita. Es una mezcla difusa de ferrita y cementita, que se obtiene al transformarisometricamente la austenita a una temperatura de 250º-500ºC.

Martensita. Es el constituyente de los aceros cuando están templados, en magnética y tiene unadureza de 50-60Hrc.

Ferrita. Es hierro casi puro con impurezas de silicio y fósforo(Si-P). Es el componentebásico del acero.

Cementita. Es el componente mas duro de los aceros con dureza superior a 60Hrc conmoléculas muy cristalizadas y por consiguiente frágil.

Perlita. Compuesto formado por ferrita y cementita.

Existen diferentes tipos de temple de los cuales describiremos los más interesantes:

* Temple continuo completo

* . Se aplica a los aceros hipereutectoides (contenido de carbono inferior a 0,9%). Secalienta la pieza hasta la temperatura de temple y seguidamente se enfría en elmedio adecuado (agua, aceite, sales, aire) con lo que obtendremos como elementoconstituyente martensita. Temple continuo incompleto



* . Se aplica a los aceros hipereutectoides (contenido de carbono superior a 0,9%).Se calienta la pieza hasta la temperatura indicada, transformándose la Perlita enaustenita y quedando intacta la cementita. Después de enfriar, la estructuraresultante estará formada por martensita y cementita. Temple escalonado.

* Consiste en calentar el acero a temperatura adecuada y mantenerlo hasta que setransforme en austenita, seguidamente se enfría con una temperatura uniforme enun baño de sales hasta transformarlo en bainita. Temple superficial.Se basa en un calentamiento superficial muy rápido de la pieza y un enfriamientotambién muy rápido, obteniendo la austenización solo en la capa superficial,quedando el núcleo de la pieza blando y tenaz y la superficie exterior dura yresistente al rozamiento.

REVENIDO:

Con este tratamiento eliminamos la fragilidad y las tensiones creadas en la pieza.

Siempre hay que realizarlo después del temple

Consiste en calentar las piezas a una temperatura inferior a la del temple,consiguiendo que la martensita se transforme en una estructura más estable,terminando con un enfriamiento rápido, dependiendo del tipo de material.

La temperatura y el tiempo de calentamiento son los factores que más influyen en elresultado del revenido.

Hay que tener muy en cuenta que el revenido es fundamental para conseguir eladecuado temple y una buena tenacidad en las piezas.

* Se calienta y enfría el acero para conseguir una estructura molecular del material(temple) para posteriormente volver a calentarlo y enfriarlo modificando así laestructura anteriormente conseguida (revenido).



RECOCIDO:

El recocido se obtiene al calentar las piezas a una temperatura adecuada yenfriándolas lentamente en el mismo horno o recubriéndolas de arena o cenizascalientes.

Su función es la de afinar y ablandar el grano, eliminando las tensiones y la acritudproducida por la conformación del material en frío.

* Recocido de regeneración* Tiene por objeto afinar el grano de los aceros sobrecalentados. Recocido globular* Se realiza para lograr una más fácil deformación en frío. Recocido contra laacritud* Recuperamos las propiedades perdidas en la deformación en frío(acritud).Recocido de ablandamiento* Ablandamos piezas templadas con anterioridad para su mecanización. Recocido deestabilización* Elimina las tensiones de las piezas trabajadas en frío. Recocido isotérmico* Mejoramos la maquinabilidad de las piezas estampadas en caliente. Doble recocido. Para lograr una estructura mecanizable en aceros de alta aleación.

3.9.4. Tratamientos termoquímicos.

Cementación. Nitruración. Cianuración. Sulfinización. Carbonitruración

¨ CEMENTACION. Consiste en aumentar la cantidad de carbono de la capa exterior dela pieza, templando dicha capa y consiguiendo solamente el endurecimiento de lacapa superficial permaneciendo el núcleo sin templar. La cementación se aplica apiezas que deben de ser resistentes al desgaste y a los golpes. Dureza superficial yresistencia.

¨ NITRURACION. Consiste en enriquecer la superficie de la pieza en nitrógenocalentándola en una atmósfera especifica a temperatura comprendida entre 500 y580 ºC, formándose una capa de muy poca profundidad pero de dureza muy superiora la capa de cementado. Durante el proceso no hay deformaciones y obtenemos una



mayor resistencia a la corrosión.

¨ CIANURACION. Consiste en endurecer la superficie exterior de las piezasintroduciendo carbono y nitrógeno. Posteriormente hay que templar las piezas.

¨ SULFINIZACION. Consiste en aplicar una pequeña capa superficial de aleaciones deAzufre (S) Nitrógeno (N) y Carbono (C) en aleaciones férreas y de cobre. Después dela aplicación las dimensiones de las piezas aumentan ligeramente, aumentando suresistencia al desgaste, favoreciendo la lubricación y evitando el agarrotamiento.

¨ CARBONITRURACION. Consiste en un enriquecimiento superficial simultaneo decarbono y nitrógeno en las piezas de acero. Podemos considerarlo como un tipo decementación con adición de nitrógeno con lo que aceleramos la difusión del carbonoreduciendo las deformaciones del temple y dotando a las piezas con algunas de lascaracterísticas típicas de la nitruración.

3.10.- JUSTIFICACION ECONOMICA.

Con objeto de determinar la conveniencia de realizar la construcción deltroquel progresivo para placas de apagadores de aluminio de la parte en estudio porlo cual se analizaran los estudios de costos de la producción de la tapa superior sehará con el siguiente procedimiento:

a. Determinación de los costos de manufactura:a) Costo materia prima por unidad

b) Costo anual por concepto de materia prima

b. Determinación de la mano de obra. Considerando los tiempos estándar demanufactura establecidos en la secuencia de operaciones así como los costosunitarios de la mano de obra establecidos por el departamento de costos paraobtener:

a) Costo de la pieza

b) Costo anual por concepto de la mano de obra



c) Costo unitario por concepto de mano de obra.

c. Determinación de los gastos indirectos. Tomando en cuenta los materialesprocesivos personal indirecto de administración compras y mercadotecnia,energía eléctrica, agua, gas, etc.; que interviene en la planta del taller de prensasy prorrateando de acuerdo a los costos de mano de obra en los diferentes centrosde trabajo obteniéndose un promedio de 300% con respecto al costo de la manode obra y por lo tanto para este estudio es:

a) Importe de la mano de obra anual.

d. Depreciación de maquinaria. Para determinar la depreciación de maquinaria yconsiderando la inversión por este concepto que debe adquirirse para llevar acabo los procesos de manufactura que no puedan realizarse en las prensas conque actualmente cuenta la planta tomando en cuenta los porcentajes autorizadospor la ley para depreciación se sugiere:

a) Prensas mecánicas

b) Prensa automática de alta velocidad.

e. Herramientas y equipo auxiliar. Se considera en este concepto el costo total de lasherramientas y equipo auxiliar ya que aun cuando la vida de las herramientas y elequipo auxiliar sea mayor de un año por motivos de obsolencia sea limitada a unaño.



UNIDAD 4 DISEÑO Y FABRICACION DE UN TROQUEL PARA TAPAS DE CONTACTOS ELECTRICOS SENCILLOS


Las funciones de nuestro producto será claro, protección al usuario y estéticapara un hogar a muchos usuarios les gusta todavía la estética tipo convencional, porlo tanto se decidió que se haría una placa para apagadores de aluminio con lasdebidas normas que podremos analizar más adelante conforme vallamos elaborandoel proyecto, como bien sabemos nuestro producto tendrá que estar debidamentenormalizado para que pueda salir al mercado con los requisitos que pide nuestrocliente.

Como ya vimos cuales son los antecedentes que tenemos ahora no nos quedamás que empezar con el diseño del que va ser nuestro troquel.

Primeramente obtendremos las medidas de nuestra pieza a troquelar (piezageneral), para así poder empezar el cálculo de lo que será nuestro punzón y matriz yasí poder hacer el diseño exacto.



Ahora primeramente obtendremos las medidas de nuestra pieza a troquelar (piezageneral), para así poder empezar el cálculo de lo que será nuestro punzón y matriz yasí poder hacer el diseño exacto.

4.2.- PIEZA A TROQUELAR.

Figura 34. Diseño de la pieza antes de doblar.



4.3.- CALCULOS.

Datos:

Pe =76 mm e =1.10 mm

B1=118 mm B2=76 mm

Descripción:

Modelos: PL119-1UTipo: 1 unidad

Materiales: Aluminio pintado con una capa dePVC

Características: Dimensiones normalizadas conacabado dorado y latonado.

Incluyen tornillos de fijación y chasis



4.3.1.- Cálculo y diseño de la tira de material.

Figura 35. Tira de material.

mmmmmmmmCBCBFLEJEDELANCHOmmCPPASO

mmCCmmCC

mmmmmmBeC

mmmmmmBeC

72.12186.111886.1´´´28.783828.23838´´´38

28.2´´´86.1´´´

86.1100

7610.1100

´

28.2100

11810.1100

1

2

1

=++=++===++=++==

====

=+=+=

=+=+=



DIMENSIONES DE LA PLACA DE ALUMINIO = 0.91 X 2.44 m

NUMERO DE PIEZAS POR LAMINA =

4.3.2.-CAPACIDAD DE LA PRENSA TROQUELADORA.

Donde:

K = Capacidad de la prensa

P = Perímetro

Kc = carga al cizallamiento(Tabla 1)

alapiezas

alapiezas

mmmm

mmmm

min278

min50.278

72.1212440

28.78910

==÷÷ø

öççè

æ

CKePK **=



TABLA 1 FUERZA DE CORTE

RESISTENCIA AL CORTE Y A LA TRACCION DE ALGUNOS METALES

RESISTENCIA ALCIZALLADO (τ)

RESISTENCIA A LA ROTURA (σ)

DULCE DURO DULCE DURO

PLOMO 2-3 - 25-4 -

ESTAÑO 3-4 - 4-5 -

ALUMINIO 7-11 13-16 8-12 17-22

ALUMINIO DURO 22 38 26 48

ZINC 12 20 15 25

COBRE 12-18 25-30 22-28 30-40

LATÓN 22-30 53-40 28-35 40-60

· RESISTENCIA AL CIZALLADO Kc=τ = 15 Kg/mm2

· RESISTENCIA A LA ROTURA σ = 17 Kg/mm2

K= (P)(e)(Kc) = (388mm)(1.10mm)(15 Kg/mm2)= 6,402 Kg

Prensa a utilizar = 7 Tn

( ) ( ) ( )( )( ) mmP

mmDPmmPP

R

C

EXT

112382)18(256.124)(

388)76(2492182512

=+====

=+++==åpp



ESFUERZO DE CORTADO.

Ed= (Pt)(e)(Kc)

Ed= (388mm)(1.10mm)(15 Kg/mm2)= 6,402 Kg.

TRABAJO DE RECORTADO.

Td = Ed (e) = (6,402)(1.10)= 7,042.2 Kg.

ESFUERZO DE EXTRACCION.

Eex= 7%(Ed)= (0.07)(6,402)= 448.14 Kg.→ RECORTADO EN PLENA LAMINA

ESFUERZO DE EXPULSION.

Ee= (1.5%)(Ed)=(0.015)(6,402)= 96.03 Kg.



4.3.3.- Calculo del diámetro del punzón y matriz para el corte del rectángulo y elcírculo.

PARA CIRCULOS:

0.002”=0.05mm

PARA RECTOS:

0.001”=0.025mm

C =

DIMENSIONES DE LA MATRIZ.

21023.3)17(2

10.12

-== Xes

mmXDmmXD

mmXDdCD

EXT

R

C

089.388025.388)1023.3(2

0896.112025.112)1023.3(2

11.805.8)1023.3(22

3

3

3

=+=

=+=

=+=

+=

-

-

-



mmoncompensacidoncompensaciPerimetrod

mmoncompensacidoncompensaciPerimetrod

mmoncompensacidoncompensaciDiametod

ext

ext

R

R

C

c

025.388025.0388388

025.112025.0112112

05.805.088

=+=+=+=

=+=+=+=

=+=+=+=

4.3.4.- CALCULO DEL DOBLADO DE LA PLACA

Figura 36. Diseño de la placa con el dobles.

LONGITUD ANTES DE DOBLAR.

L=longitud antes del doblez.

e=espesor de la chapa,

r= radio de doblez,

R= radio de la línea neutra,



K= constante según dureza del material,.

Los tipos de materiales:

a) chapas flexibles 0.35eb) chapas semiduras 0.40ec) chapas duras 0.45e

LAMINA.PARA UNA0.4Kmm2.581.10)*(0.42.5R

mm74.1058.102.75-68.220.3L2.58)*(2.5)*(1.10-0.2)*1.10-(682.5)-0.2-(3mm*(2)L

doblardeanteslongitudL

==+=

=++=++=

=p

ANCHO ANTES DE DOBLAR LA PLACA.

LAMINAPARA UNA0.4K2.58mm0.2)*(0.42.5R

71.1158.102.75-109.70.66L2.58)*(2.5)*(1.10-0.2)*1.10-(1102.5)-0.2-(3mm*(2)L

doblardeanteslongitudL

==+=

=++=++=

=

mmp

NOTA: esto implica que para poder doblar la pieza de la figura anterior, y obtener lasdimensiones anotadas, se debe partir de una lámina de 74 mm y 116 mm de ancho yde la longitud lo que corresponde en los cálculos posteriores

FUERZA DEL DOBLADO.

KgFdu

mmmmmmKgbeFdu

KgKgFduosutituyend

KgFdv

lbeFdv

elFdvFu

81.12723

)10.1)(71.115)(/30(3

6.269,181.634*2:

813.63410.1*8

10.1*71.115*30*33.1

30Kg/mm;33.18

2

2

2

22

=

=G

=

==

==

=GG

=

==



CALCULO DEL CENTRO DE PRESION.

NOTA: EN ESTE CASO COMO NUESTRA FIGURA ES SIMETRICA NO HICIMOS EL CALCULODEL CENTRO DE PRESION SOLO TOMAMOS LOS DATOS QUE ARROJO NUESTRO DIBUJOEN AUTOCAD.



ANEXOS

A. CATALOGOS.

B. DISEÑO DEL TROQUEL EN CAD.

A. CATALOGOS.

TAMAÑOS Y CAPACIDADES NOMINALES DE LAS PRENSAS DE TIPO ESTANDAR (J.I.C.)*

Altura al punto

Tonelajenominal

Golpes pormin

Longitud decarrera (en

plg)

Inferior de lacarrera (en plg) Área de la bancada

Inclinables (con engranaje) 25 - 200 55 - 32 12212 -

4330

216 - 10x6

43 - 58x34

De montantesSimple efecto 100 - 2500 50 - 18 4 - 32 18 - 46 24x30 - 228x108

Doble efecto12002000

150250

- 14 - 8 3242

1421

-5464

4656

- 36x42 - 288x108

Mecanismo por la parte inferior

Simple efecto 400 - 1250 25 - 15 16 - 36 52 - 84 84x60 - 200x100

Doble efecto700

1600300500

- 15 - 103242

1620

-7686

5464 - 84x60 - 144x96

Gran velocidad 25 -800 600 - 30 1 - 8 11 - 32 14x7 - 96x32

Tabla 1. *Joint Industry Conference - Para estandarizar el tamaño y al capacidad nominal de las prensas parauna mayor conveniencia en la fabricación de matrices y en la aplicación de los accesorios y aditamentos delas mismas, los directores de las industrias de la fabricación de prensas y del troquelado han establecidoespecificaciones básicas arbitrarias para varios tipos de prensas.

TIPOS DE TORNILLERIA A UTILIZARSE.

Tornillo Allen c/ avellanadaUNC 12.9 Norma ANSI B18.3 -Dureza36-43 R

d Nº 4 Nº 5 Nº 6 Nº 8 Nº 10 1/4

Pulgadas 0,112 1/8 0,138 0,164 0,190 0,125

Nº Hilos 40 40 32 32 24 20

D (pulgadas) 0,218 0,240 0,263 0,311 0,359 0,480

H (pulgadas) 0,083 0,090 0,097 0,112 0.127 0,161

s (pulgadas) 1/16 5/64 5/64 3/32 1/8 5/32

Longitud min. LT 0,75 0,75 0,75 0,88 0,88 1,00

d 5/16 3/8 7/16 1/2 5/8 3/4

Pulgadas 0,3125 0,375 0,4375 0,500 0,625 0,750

Nº Hilos 18 16 14 13 11 10

D (pulgadas) 0,600 0,720 0,781 0,872 1,112 1,355

H (pulgadas) 0,198 0,234 0,234 0,251 0,324 0,396

s (pulgadas 3/16 7/32 1/4 5/16 3/8 1/2

Longitud min. LT 1,12 1,25 1,38 1,50 1,75 2,00

Catálogo de Tornillería milimétrica Umbrako (Screw Umbrako Guide)

Catalogo de die set marca AIBE.

0 4 - 1 1 -2 0 0 81 P A R A R E V IS IO N Y A P R O B A C IO N

1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .

2 P A R A R E V IS IO N Y A P R O B A C IO N In g . C .B .B . 1 0 - 1 1 -2 0 0 8

A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8

3 P A R A R E V IS IO N Y A P R O B A C IO N In g . C .B .B . 1 1 -1 1 -2 0 0 8

PLACA INFERIOR MAT: AISI 1014

PLACA INFERIOR.dwg

ESIME-ACS-01 1 DE 21


1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .


A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8


PLACA INFERIOR MAT: AISI 1014


PLACA INFERIOR VISTAS.dwg


1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .


A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8


SUFRIDERA GUIA MAT: AISI 1014


SUFRIDERA GUIA.dwg


1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .


A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8


SUFRIDERA GUIA MAT: AISI 1014


SUFRIDERA GUIA VISTAS.dwg


1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .


A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8


MATRIZ MAT: AISI 1020

MATRIZ.dwg



1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .


A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8


VISTAS DE LA MATRIZ MAT: AISI 1020

MATRIZ VISTAS.dwg



1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .


A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8


PLACA PORTAPUNZONES MAT: AISI 1014

PLACA PORTAPUNZONES.dwg



1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .


A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8


VISTAS DE LA PLACA PORTA PUNZONES MAT: AISI 1014


PLACA PORTAPUNZONES VISTAS.dwg


1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .


A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8


PLACA SUPERIOR

PLACA SUPERIOR.dwg

MAT: AISI 1014



1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .


A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8


VISTAS DE LA PLACA SUPERIOR

PLACA PORTAPUNZONES VISTAS.dwg

ESIME-ACS-10

MAT: AISI 1014

10 DE 21


1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .


A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8


COLUMNA MAT: AISI 1070


COLUMNA.dwg


1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .


A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8


VISTAS DE LAS COLUMNAS MAT: AISI 1070

COLUMNA VISTAS.dwg



1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .


A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8


CASQUILLOS MAT: AISI 1018

BUJES.dwg



1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .


A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8


VISTAS DE LOS CASQUILLOS MAT: AISI 1018


CASQUILLOS VISTAS.dwg


1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .


A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8


PUNZONES


MAT: AISI 4140

PUNZONES.dwg

EL AGARRE DE LOS PUNZONESES MEDIANTE LAS EXTENSIONESQUE SE LES DIERON A LOSCOSTADOS Y SU APRIETE ESPRODUCIDO POR LA PLACASUPERIOR


1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .


A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8


VISTAS DE LOS PUNZONES

PUNZONES VISTAS.dwg


MAT: AISI 4140


1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .


A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8


VISTAS DE LA FIGURA A REALIZAR

PUNZONES VISTAS.dwg


MAT: AISI 1020


1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .


A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8


TROQUEL


TROQUEL.dwg


1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .


A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8


TROQUEL 3D CORTE

TROQUEL 3D CORTE.dwg


CUADRO DE ESPECIFICACIONES10 8 N/A TORNILLOS TIPO

ALLEN N/A

9 1 17 FIGURA ACERO 1020

8 4 16 PUNZONES ACERO 4140

7 2 14 CASQUILLOS GUIA ACERO 1018 MDL

6 2 12 COLUMNAS ACERO 1070 MDL

5 1 10 PLACA SUPERIOR ACERO 1014 MDL

4 1 8 PORTA PUNZONES ACERO 1014

3 1 6 MATRIZ ACERO 1020

2 1 4 SUFRIDERA GUIA ACERO 1014

1 1 2 PLACA INFERIOR ACERO 1014 MDL

CLAVE CANT. HOJA NOMBRE MATERIAL PROVEDOR


1 : 1

M A T R IZA .C .S .

m a t r iz .d w g

m m 0 1 1 D E 1

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

In g . J .F .V .


A .C .S .

In g . J .F .V .

1 0 - 1 1 -2 0 0 8

1 0 -1 1 - 2 0 0 8


6

1

9

2

8

4

5

7

3

10

DESPIEZE.dwg


DESPIEZE

04-11-20081 P A R A R E V IS IO N Y A P R O B A C IO N

1 : 1

M A T RIZA .C .S .

m atriz .dw g

m m 01 1 D E 1

10-11-2008

Ing. J.F.V.

2 P A R A R E V IS IO N Y A P R O B A C IO N Ing. C .B .B . 10-11-2008

A .C .S.

Ing . J .F .V .

10-11-2008

10-11-2008

3 P A R A R E V IS IO N Y A P R O B A C IO N Ing. C .B .B . 11-11-2008

VISTAS DEL TROQUEL

VISTAS DEL TROQUEL.dwg



CONCLUSIONES.

Planteamos las distintas formas de construir el troquel para las placas deapagador. Superar lo que hace una empresa líder en la fabricación de placas deapagador es difícil pero lo importante es intentarlo y si se logra sería un gran éxito.

Por su forma decidimos que fuera un troquel progresivo y en la tira dematerial (el fleje) es una disposición normal (arreglo de la posición en la tira dematerial). Con la realización de este proyecto pudimos observar que se aplico engran parte lo visto durante la carrera de Ingeniería Mecánica.



BIBLIOGRAFÍA.

TÍTULO: Troquelado y estampación con aplicación al punzonado, doblado, embuticióny extrusión.

Autor: López Navarro.

Editorial: Gustavo Gili S.A.

TÍTULO: Dibujo y diseño de ingeniería.

Autor: Cecil Jensen, Jay D. Helsel, Dennis R. Short

Editorial: Mc Graw Hill.


INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALtesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/2013/1/TE... · “DISEÑO Y...

Documents

Transcript of INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALtesis.ipn.mx/jspui/bitstream/123456789/2013/1/TE... · “DISEÑO Y...