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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECÁNICA Y

ELÉCTRICA

UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO

TESIS CURRICULAR QUE PARA OBTENER EL TITULO DE

INGENIERO MECANICO

PRESENTA:

Adolfo Avila Rodríguez

DISEÑO Y FABRICACION DE UN TROQUEL PARA

PLACAS DE APAGADOR

ÍNDICE

TEMAS PÁGINA

Agradecimientos.

Avila Rodríguez Adolfo .................................................................................. I

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

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

CAPITULO I MARCO TEÓRICO.

1.1.- Que es un troquel ..…..................................................................................2

1.2.- Factores a considerar en el diseño de un troquel. ...........................4

1.3.- Elementos de un troquel..........................................................................7

1.4.- Procesos de Fabricación en el troquel. ...............................................9

1.4.1.- Fabricación de piezas en chapa. ...............................................................9

1.4.2.- Generalidades sobre el estudio de los ciclos de estampado...............10

1.4.3.- Operación de punzonado. ........................................................................11

1.4.4.- Operación de doblado. .............................................................................12

1.4.5.- Descripción de una estampa matriz. .......................................................12

1.4.6.- Desgaste de una matriz. ............................................................................12

1.4.7.- Juego entre punzón y matriz………………....................................................13

1.4.8.- Disposición de la tira de material………………………..........….....................13

1.5.- Troquelado de metales.……………………………………………….......................14

1.5.1.- Características y aplicaciones del troquelado de metales……………….…18

1.5.2.- Troquelado convencional…………………………………………………………………19

1.6.- Cantidades económicas para producción.…………………………………….19

1.6.1.- Troquelado de pequeños volúmenes…………………………………………………..20

1.7.- Recomendaciones para diseño…………………………………………………………21

1.8.- Proceso de troquelado fino………………………………………………………………29

1.8.1.- Ciclo de la prensa………………………………………………………………………………..30

1.9.- Prensas ……………………………………………………………………………………………….32

1.9.1.- Prensas troqueladas y su clasificación………………………….….......................35

1.9.1.- Prensas Mecánicas……………………………………………….…................................35

1.9.2.- Prensas Hidráulicas……………………………………………….................................38

1.9.3.- Algunos tipos de Prensas. ………………………………………...…...........................41

1.10.- Punzonado ……………………………………………………………………………………….49

1.10.1.- El corte de metales en frio ………………………………………………………………..49

1.10.2.-La operación mecánica de punzonado ………………………………………………49

1.10.3.- Desarrollo del material cortado en la matriz …………………………………..54

1.10.4.- Juego entre punzón y matriz …………………………………………………………..54

1.10.4.1.- Criterios de Rossi …………………………………………………………………………54

1.10.4.2.- Criterio de Oehler ……………………………………………………………………….54

1.10.4.4.- Etapas de Proceso de corte ………………………………………………………….56

CAPITULO II ESTUDIO DE TROQUELES PROGRESIVOS.

2.1.- Introducción………………………………………………………............……………………59

2.2.- Tipo de Troquel Progresivo.………………………………………………................60

2.2.1.- Diseño de Troqueles Progresivos de Carburo…………….............................61

2.2.2.- Selección de Troqueles Progresivos………………………………………........…....62

2.2.3.- Características típicas y sus Aplicaciones………….......………………………....64

2.2.4.- Acabado Superficial y Escuadrado de los bordes……………......................65

2.2.5.- Cantidades Económicas para Producción..................................................65

2.2.6.- Comparaciones Producción Tiempo…………………………………………..........65

2.3.- Recomendaciones de Diseño de Piezas……….........................................66

2.4.- Diseño de Punzones y otros Elementos Indispensables de un Troquel..68

2.4.1.- Diseño de Punzones…………………………………………………………………………..68

2.4.2.- Diseño de Extractores………………………………………………………………………….71

2.5.- Desarrollo de las Tiras para Troqueles Progresivos………………………72

2.6.- Ventajas y Desventajas de los Troqueles Progresivos comparados

con los Troqueles Simples…………………………………………………………………76

CAPITULO III ESTUDIO ECONÓMICO

3.1.- Estudio económico …………………………………………………………………………….78

3.2.- Comparación de gastos de troqueles para fabricación de la tapa superior y

lateral…………………………………………………………………………………………………………. 80

3.3.- Estudio comparativo de troqueles simples y troquel progresivo para la fabricación

de la tapa lateral y tapa superior ………………………………………………………………...81

3.4.- Análisis final y factores a tomar en cuenta ……………….....………………………82

CAPITULO IV DISEÑO DEL PROYECTO

4.1.- Introducción …………………………………… ……………………………………………….. 84

4.2.- Pieza a Troquelar …….…................................................................................. 85

4.3.- Cálculos ………………………………….………………..…….…….....…...........................86

4.3.1.- Cálculo y diseño de la tira de material…………………………………………………..87

4.3.2.-Capacidad de la prensa troqueladora …………………………………………………..88

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

círculo. ………………………………………………………………………………………………………… 91

4.3.4.- Calculo del doblado de la placa ………………………………………………………… 92

CAPITULO V DESARROLLO DEL PROYECTO.

ANEXOS.....................................................................................................................95

A) Catálogos

B) Diseño del Troquel en CAD

CONCLUSIONES. ....................................................................................................98

BIBLIOGRAFIA………………………………………….……….…….….....…...............................97

GRACIAS… MAMA por el cariño y confianza que me brindas , pero sobre

todo por estar en los buenos y malos momentos de mi vida y por la

paciencia y disposición que tienes hacia mi no como una mama

regañona si no como una amiga… te quiero….

GRACIAS... HERMANO por tus consejos, regaños y locuras, por tu buen,

mal y negro humor. Aunque casi nunca demuestro mi preocupación y

admiración por ti, no es cierto siempre te tomo en cuenta. Por tu

ejemplo, por tu fuerza y por tu carácter... a ti... GRACIAS.

GRACIAS… PADRE por haberme brindado tu compresión y apoyo

incondicional durante toda mi carrera ,por tus consejos que me

orientaron a tomar las mejores decisiones y por creer en mi… GRACIAS.

GRACIAS …FAMILIA por darme todo su apoyo y quererme por sobre todas

las cosas… GRACIAS.

ADOLFO.

Objetivo.

Aprender a manufacturar la pieza PLACA DE APAGADOR por medio del

proceso de troquelado, en el cual tenemos la necesidad de diseñar el

troquel para su utilización.

En la elaboración de un trabajo de mayor alcance, sobre el estudio y

análisis de troqueles progresivos para su mejora y optimización, se

trata de conocer con detalle como es un troquel simple y realizar su

diseño por medio de programas.

Una de las limitaciones que nos encontramos en la manufactura de

PLACA DE APAGADOR es que ésta se diseñará para una área de la

industria en especifico lo que nos impide tener más campo de

aplicación, pues la pieza ya está claramente definida para que no sufra

cambios en su composición geométrica, la flexibilidad del proyecto en

los cambios que se le pueden hacer a la pieza se presenta en el tipo de

material del cual se puede fabricar, que es donde permitirá bajar los

costos 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 un

material resistente a la deformación por impacto, el cual formara parte

de la herramienta y en este caso del troquel, ya que éste a su vez está

compuesto por varias piezas.

II

III

Justificación.

Un troquel, definido como una herramienta que simplifica el trabajo y

multiplica 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 la

ESIME dominen de una forma optima, la concepción de esta herramienta

que al montarse en una prensa alternativa llamada prensa troqueladora,

incrementa la producción a ritmos tan altos 60 – 80 – 100 piezas por

minuto, en operaciones de punzonado, doblado y embutido que se llevan

a cabo simultáneamente en troqueles progresivos.

La pieza a pesar de que será fabricada fuera de la industria debe de

tener todas las especificaciones con las que cuentan las demás piezas de

este tipo, con el objetivo de la estandarización.

Además la pieza debe de estar troquelada con las mismas tolerancias de

forma, y de posición con las cuales cuentan las demás piezas, esto con

motivo de que la fabricación se sustente dentro de las normas ya

establecidas 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 ninguna

duda nos beneficia pues el troquel, podrá tener más ciclos de vida

productiva debido a las propiedades del aluminio.

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

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL Página 1

CAPITULO I

MARCO TEÓRICO

1.1.- QUE ES UN TROQUEL.

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

1.3.- ELEMENTOS DE UN TROQUEL.

1.4.- PROCESOS DE FABRICACIÓN EN EL TROQUEL.

1.5.- TROQUELADO DE METALES

1.6.- CANTIDADES ECONOMICAS PARA PRODUCCION

1.7.- RECOMENDACIONES PARA DISEÑO

1.8.- PROCESO DE TROQUELADO FINO

1.9.- PRENSAS

1.10.- PUNZONADO



1.1.- QUE ES UN TROQUEL.

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 o

neumática) y ésta ejerce una fuerza sobre los elementos del troquel, provocando que

la pieza superior (punzón) encaje sobre la inferior (matriz). Como consecuencia se

produce el corte del material que se ha interpuesto entre ambas piezas.

El troquel se clasifica en: simple, cuando en un solo golpe realiza la operación

correspondiente sobre la pieza, y progresivo, cuando se alimenta de forma continua,

realizando diversas operaciones en cada golpe. El proceso de troquelado se realiza

en diferentes pasos, una parte del fleje (la tira de material a cortar), en su avance

debe de pasar por todos esos pasos hasta obtener la pieza final. Por ejemplo en un

troquel de 4 pasos la primera pieza terminada sale cuando el troquel ha dado el

cuarto golpe, y a partir de este en cada golpe sale una nueva pieza.

Se denomina proceso de troquelado a la operación mecánica que se utiliza

para manipular ya sea con dobleces o cortes en láminas de metal (fleje o chapa), de

plástico, papel o cartón. Para realizar esta tarea, se utilizan desde simples

mecanismos de accionamiento manual hasta sofisticadas prensas de gran potencia.

Uno de los mecanismos de troquelado más simples y sencillos que existen

puede ser el que utilizan los niños escolares para hacer agujeros en las hojas de

papel e insertarlas en las carpetas de anillos.

Los elementos básicos de un troquel lo constituyen el punzón que tiene la

forma y dimensiones del agujero que se quiera realizar, y la matriz de corte por

donde se inserta el punzón cuando es impulsado por una fuerza que le proporciona

la prensa mediante un accionamiento de excéntrica que tiene y que proporciona un

golpe seco y contundente sobre la chapa o fleje, produciendo un corte limpio de la

misma.

De acuerdo al trabajo que se tenga que realizar así son diseñados y

construidos los troqueles. Hay matrices simples y progresivas donde la chapa que

está en forma de grandes rollos avanza automáticamente provocando el trabajo de

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



forma continua, y no requiriendo otros cuidados que cambiar de rollo de chapa

cuando se termina éste e ir retirando las piezas troqueladas así como vigilar la

calidad del corte que realizan. Cuando el corte se deteriora por desgaste en el filo de

los punzones y de la matriz, entonces se desmontan de la máquina y se les rectifica

estableciendo un nuevo filo de corte. Una matriz y un punzón permiten muchos

reafilados hasta que se desgastan totalmente.

Hay otros troqueles que funcionan con un cabezal donde puede llevar

insertado varios punzones de diferentes medidas, y una mesa amplia donde se

coloca la chapa que se quiere mecanizar. Esta mesa es activada mediante CNC y se

desplaza a lo largo y ancho de la misma a gran velocidad, produciendo las piezas

con rapidez y exactitud.

Figura 1. Troquel de trabajo progresivo

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



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 sencillez

para la colocación y extracción de las piezas a fabricar, el transporte del

troquel para su instalación en la prensa, la reparación de las posibles averías

que puedan darse y la sustitución de las piezas que por su desgaste sea

preciso cambiar, lo cual va a facilitar su mantenimiento.

c) El aspecto económico, lo que incide en el uso de piezas y accesorios

comerciales 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 1.1. Troquel progresivo



Figura 2. Esquema simple de un troquel

Figura 3. Tipos de troquelado



1.3.- ELEMENTOS DE UN TROQUEL.

Los elementos del troquel varían según su necesidad y consideración en su

diseño pero en general podemos hablar que en un troquel forman parte fundamental

tres placas, (figura 2) sobre las que se montan todos los elementos que lo

configuran, de los que se van a reseñar de cada uno de ellos, su función y

características más significativas:

a) La placa inferior, que se fija mediante pernos que se introducen por las guías de

la mesa de la prensa. En ella, se fija la matriz y las columnas guía. Otro aspecto a

considerar al diseñar esta placa es que los recortes sobrantes, en este caso las

pepitas del punzonado (material de desecho desprendido) han de pasar a través de

ella hacia el foso de la prensa.

b) La placa superior, que ha de anclarse en la parte superior de la prensa o carro

mediante pernos que se introducen por las guías de la prensa. En ella se sitúan las

herramientas que actuarán sobre el fleje o la pieza a fabricar y los pistones si los

lleva. Y las columnas guía pasan a través de la placa, por lo tanto se ha de tener en

cuenta 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 y

retener la pieza o fleje, según el caso, a la matriz antes de que baje totalmente la

prensa y actúen las herramientas de corte, doblado u otras, que pasan a través de

ella y lo hagan de forma precisa. En el proceso de ascenso de la prensa, tiene la

importante función de evitar que la pieza sea arrastrada por las herramientas que

han actuado sobre ella. En algunos casos se colocan unos pistones que mantienen la

placa pisadora sobre la pieza durante un tramo del ascenso.

- Columnas, el guiado de las placas es una faceta importante ya que para que

realicen las placas superior y fijadora su desplazamiento con precisión, se disponen

columnas o placas de guiado, que se fijan en la placa inferior. Por consiguiente el

ajuste es con apriete en esta placa inferior (generalmente se introducen

incrementando la temperatura). En las otras ha de haber juego y para evitar su

deterioro y facilitar el deslizamiento, se colocan casquillos.

- Casquillos, son piezas de forma cilíndrica, que se fijan a la placa superior con un

ajuste con apriete suave y con unas bridas para que no se salgan con el uso. El

ajuste con la columna es con juego.



(A) (B)

a) placa inferior 1) punzon 4) casquillo

b) 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, en

la pieza, tienen la forma del orificio que se pretende, usualmente circular. Son

elementos normalizados, si bien hay medidas que es preciso realizar

específicamente. 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, por

ello, deben desmontase con facilidad para poderlos rectificar o cambiar cuando ya

no sean recuperables.

- Placa Portapunzones, es la pieza en la que se ubica el punzón, determinando su

correcta posición y aportando rigidez, de modo que no sufran pandeo, ya que al ser

relativamente largos y los esfuerzos tan grandes podrían verse afectados.

6

3

2

2

1

4

3 c

b

a

c

b

a

5



- Sufridera, cuando es necesario entre el portapunzones y la placa superior se coloca

una placa más fina, de gran dureza, que es la que transmite el esfuerzo a la cabeza

del punzón y evita el deterioro de la placa superior.

- Matriz, es un elemento básico del troquel, en la que se coloca la pieza para el

punzonado. Tiene la forma negativa de la pieza y se apoya sobre la placa inferior,

intercalándose en ocasiones una sufridera. Se disponen huecos interiores, que

permiten la evacuación de los residuos de corte. Es importante el diseño de estas

oquedades pues se ha de evitar que los residuos se atasquen y obstruyan la salida

hacia 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 las

cuales sin producir virutas, sometemos a una chapa plana a una o mas

transformaciones con el fin de obtener una pieza poseyendo forma geométrica

propia, sea esta plana o hueca. En otros términos la chapa es sometida a una

elaboración plástica. La realización práctica de estas operaciones se logra mediante

dispositivos especiales llamados matrices o estampas y aplicados según sus fines,

sobre máquinas denominadas corrientemente prensas. Las piezas de forma

geométrica complicada e irregular, pero que tienen la característica de estar

constituidas de un material casi uniforme pueden obtenerse mediante una sucesión

de “estampados” las operaciones, el estampado de la chapa generalmente se

subdividen en:

CORTAR

DOBLAR Y CURVAR

EMBUTIR

Las operaciones designadas con las literales a y b se hacen generalmente en

frío mientras que la referida letra c puede hacerse en frío o en caliente según las

necesidades 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, curvar

y embutir. Para obtener acabada la chapa, a veces basta con recurrir a una sola de

estas operaciones y de un modo particular a la primera. Pero no siempre es posible

alcanzar este objetivo con una sola fase de trabajo porque frecuentemente y según

los 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 de

operaciones tecnológicas que transforman parte de una chapa plana en una pieza

de 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 número

de operaciones directamente proporcional a la complejidad de la forma misma; en

otros términos cuanto más simple sea una pieza hueca tanto más pequeño es el

número de operaciones necesarias para obtenerla.

De sus dimensiones: Influyen igualmente sobre la determinación del número de

operaciones 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 la

resistencia que presenta al cizallamiento y aún esfuerzo de corte.

Estos factores se deberán tomar en cuenta, no importando que tan grande o

pequeña sea la pieza a estampar, otro punto a considerar es la extracción de la pieza

estampada.



En el momento de estudiar las fases del trabajo, deben tenerse en cuenta las

condiciones térmicas es decir si el trabajo se debe realizar en frío o en caliente se

puede considerar un trabajo en caliente a partir de una chapa de 7mm de espesor de

acero semiduro y duro.

1.4.3.- Operación de punzonado.

El punzonado es una operación mecánica con la cual, mediante herramientas

especiales aptas para el corte, se consigue separar una parte metálica de otra

obteniéndose inmediatamente una figura determinada. Es una operación que va

unida a los fenómenos de la transformación plástica y que además en la práctica

casi siempre va ligada a una operación de estampado propiamente dicho.

El punzón en el primer tiempo y prosiguiendo la presión que ejerce sobre la

plancha, completa su labor con una compresión del material con lo que da lugar a

la deformación plástica del medio interpuesto. El punzón encuentra un camino libre

por lo que sigue su carrera hacia abajo, mientras en la inercia de oponerse al

movimiento la chapa permanece sujeta a la matriz y el material es llevado a su

esfuerzo máximo de ruptura, el cual es sobrepasado por la fuerza ejercida sobre el

punzón para dejar un pieza totalmente terminada por lo menos en esta fase.

El punzonado de la chapa ha encontrado frecuentes aplicaciones en el campo

de la industria metalúrgica. Con este procedimiento se puede obtener la forma

cuadrada o hexagonal de algunos tipos de tuercas para tornillos y pernos.

Dichos elementos en vez de obtenerse mediante el torneado de una barra de

sección cuadrada o hexagonal los cuales saldrían muy caros por el tiempo de

mecanizado se obtienen directamente de una chapa del mismo espesor de la tuerca y

solo se recurre a otra máquina para hacer el roscado.

El punzonado es en general la primera operación que se realiza para la

obtención de piezas en chapa.



1.4.4.- Operación de doblado.

Es la operación más sencilla después de la de corte en el campo de las

construcciones mecánicas, se logran muy buenos resultados cuando se puede

emplear como perfil la chapa doblada, si esta es de una longitud apreciable se puede

obtener mediante una máquina plegadora pero los elementos relativamente se

pueden doblar mediante las estampas montadas en las prensas.

Para la operación de doblado en general es necesario tener en cuenta, los

siguientes factores, radio de curvatura y elasticidad del material. A ser posible se

recomienda evitar los cantos vivos; para este propósito se aconseja fijar los radios

de curvatura interiores, iguales o mayores al espesor de la chapa a doblar con el

fin de no estirar excesivamente la fibra exterior y para garantizar un doblado sin

ruptura 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 tiende

a volver a su forma primitiva en proporción, entre más duro es el material de la

chapa mayor será la tendencia a regresar a su forma original; se debe este

fenómeno a la propiedad que poseen los cuerpos de ser elásticos, por este motivo

al construir las estampas se fija, por tanteo, un ángulo de doblado más acentuado

para que una vez que haya cesado la presión consiga dar a la pieza el ángulo

deseado.

1.4.5.- Descripción de una estampa matriz.

Esta es una de las piezas principales pues gracias a los estampados los cuales

se encuentran grabados sobre ella, el punzón logra remarcar bien el contorno de la

pieza a troquelar ya que éste, tiene la forma exacta de la figura.

Una matriz completa se compone además de guías laterales las cuales

aprisionan 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 proceso

lo 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 del

material, repercute en sus efectos sobre los filos de corte, que pierden su filo inicial

después de haber producido gran cantidad de piezas. De ahí resulta que piezas

iguales presenten un contorno poco definido y lleno de rebabas. Por necesidades

de tipo económico y práctico, se rehabilita la matriz, es decir, una vez templados el

punzón y la matriz se repasan con la muela los filos de corte hasta obtener de nuevo

los cantos vivos

Las pérdidas de filos tanto de la matriz como de los punzones es gracias a los

esfuerzos dinámicos que presentan, tanto a hechos accidentales como astillados

desgranamientos y resquebrajaduras, que se producen.

Las causas que pueden dar lugar a estos inconvenientes pueden ser desde

material de la estampa defectuoso, técnica constructiva deficiente, mal montaje de la

estampa, juegos de acoplamiento entre punzón y matriz, mal uso de la estampa

emplazamiento incorrecto, presencia de granos endurecidos en el material.

Para evitar se tiene que establecer un control, con el fin de que cada cierto

tiempo se le de una rehabilitación a los filos de los punzones y la matriz, esto

dependerá 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, en

primer lugar, de la precisión con que se hayan construido las matrices para las

formas geométricas sencillas, la precisión se consigue con facilidad con los

instrumentos corrientes de medición. El juego entre el punzón y la matriz depende

del grueso de la chapa y de la calidad del material, que podría ser duro, dulce o

blando.

Para punzones pequeños, agujerando la chapa de espesor limitado, el juego

no debe existir prácticamente; pero teniendo que trabajar de espesor elevado el

juego debe ser apreciable. El juego u holgura, considerado bajo el punto de vista de

diferentes materiales, tendrá que ser mayor para el acero laminado que para el

acero dulce, latón y aluminio. Para punzones de grandes dimensiones tendrá que ser

proporciones ligeramente mayores mientras que para punzones de tamaño normal

será 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 vez

de la placa porta punzones, esta se presenta en forma irregular, tanto que si viene

dispuesta transversal o longitudinalmente en el centro de la matriz, ocasiona una

notable pérdida de espacio con el siguiente desperdicio de material, en este caso

estudiar la mejor disposición, de modo que permita a todos los lados de la figura

encontrar cada uno de sus sitios, reduciendo al mínimo la perdida de material.

Sin embargo, algunas veces no es posible hacerlo a causa de ciertas

irregularidades en los perfiles; pero se ha observado que, modificando

oportunamente la silueta de la pieza sin alterar las características es posible

juntar una pieza con otra y obtener de este modo una disposición favorable para

no 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 y

al finalizar se le da la vuelta.

1.5.- TROQUELADO DE METALES.

En términos sencillos, el troquelado es un método para trabajar láminas

metálicas en frío, en forma y tamaño predeterminados, por medio de un troquel y

una prensa. El troquel determina el tamaño y forma de la pieza terminada y la

prensa suministra la fuerza necesaria para efectuar el cambio.

Cada troquel está especialmente construido para la operación que va ha efectuar 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 se juntan se

lleva a cabo la operación. Normalmente, la mitad superior del troquel es el punzón

(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. La

forma del punzón corresponde a la abertura de la matriz pero es ligeramente más

pequeño, en una cantidad igual a la determinada por el “Juego entre matriz y

punzón” requerida. El tipo y espesor del material y la operación que se va a llevar a

cabo establecen dicho juego.

Las dos partes se encuentran montadas en un portatroquel: la matriz montada sobre

la base y el punzón en una zapata superior. El uso de un portatroquel asegura una

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 una lámina.

La prensa usada para llevar a cabo estos cambios de forma tiene una mesa

estacionaria o platina, sobre la cual se sujeta la matriz. Una corredera guiada o



carro, que sujeta el punzón, se mueve hacia arriba y abajo perpendicularmente a la

platina. El movimiento y la fuerza del carro son suministrados por un cigüeñal, un

excéntrico o cualquier otro medio mecánico. También se emplean prensas

accionadas hidráulicamente.

El troquelado de láminas metálicas incluye el corte o cizallado, el doblado o formado

y las operaciones de embutido superficial o profundo. El corte alrededor de toda la

periferia de una pieza se llama “recortado". El corte de agujeros en una pieza de

trabajo se llama "punzado" o, “perforado". La figura 5 muestra un troquel recortador

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 para

operaciones de troquelado secundarias (después del recortado). El punzonado,

recorte en ángulo, avellanado y otras operaciones se encuentran entre las que se

pueden efectuar. Este sistema emplea combinaciones reutilizables de matriz y

punzón 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 de

juegos de punzón-matriz usados y su posición determinan la configuración de la

pieza de trabajo troquelada. En cada combinación punzón-matriz se tienen

incorporados dispositivos botadores, los cuales están atornillados al portatroquel

maestro o sostenidos magnéticamente como se muestra en la figura 6. Con

frecuencia se emplean plantillas para colocar las combinaciones punzón-matriz en

especial 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 en

toda la pieza. Las piezas troqueladas terminadas son, algunas veces, bastante

complicadas 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 se

realizan 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 mm

hasta 9 mm de espesor. El tamaño de las piezas troqueladas va desde la más

pequeña usada en los relojes de pulsera, hasta los, grandes tableros empleados en

camiones o aviones.

El ingeniero de diseño debe tener presente el borde característico de una

pieza troquelada, especialmente si incluye superficies de rozamiento o si, por

apariencia u otras razones, se requieren bordes tersos.

El diseñador también debe estar consciente de las rebabas que quedan en un

lado de las piezas troqueladas y ser cuidadoso al diseñarlas, con objeto de poder

removerlas con facilidad o que no interfieran con las subsecuentes operaciones o

funcionamiento.



1.5.2.- Troquelado convencional

Las piezas troqueladas pueden maquinarse después del recortado o doblado si

se requieren dimensiones más precisas de las que pueden producirse por

troquelado, o cuando se requieren formas que no son factibles solamente por

troquelado.

Ejemplos de esto es el escariado de los barrenos centrales de poleas o

engranes troquelados, superficies rectificadas para darles planicidad y ranuras o

áreas 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 producción

es muy rápida, de 35 a 500 o más golpes por minuto. Si la producción total es

suficiente para justificar el uso de troqueles compuestos o progresivos, tanto el

recortado como el doblado pueden realizarse en un solo golpe de prensa.

En estos casos, las piezas pueden producirse completas a una velocidad de miles por

hora. Un troquel progresivo para la producción de piezas similares a las ilustradas

en la figura 3.87 requiere altos rangos de producción (250 000 piezas al año, por

ejemplo) para justificar la inversión. Los troqueles convencionales para producir

tales piezas podrían constar de un troquel recortador y perforador y de un troquel

doblador que juntos, cuestan sólo la mitad de un troquel progresivo.

Como regla general, un troquel progresivo no deberá considerarse, a menos

que puedan eliminarse cuando menos dos operaciones secundarias.

El costo de los troqueles de doblez varía considerablemente, según su

complejidad y tamaño. Un troquel simple convencional para formar un doblez puede

ser muy barato, mientras que un troquel para doblado complejo o un troquel de

embutido para una pieza grande puede requerir una inversión grande.

Como resultado de estos significativos costos de herramental para el

troquelado de metales, aun con bajos costos de mano de obra por unidad con

operaciones múltiples, el troquelado convencional es un proceso para alta

producción.

Las prensas troqueladoras son relativamente bajas en costo comparadas con

otro equipo para alta producción. Sin embargo, el costo de la prensa no es un factor

significativo en el cálculo del tamaño del lote económico, debido a que las prensas

son versátiles. Casi cualquier prensa tiene la posibilidad de realizar un amplio rango

de operaciones de troquelado.



1.6.1.- Troquelado de pequeños volúmenes

En forma muy general, puede decirse que para condiciones promedio, la línea

divisora entre producciones de poco volumen y las regulares (de volumen medio)

está entre 5000 y 10000 piezas por partida o lote. Probablemente lo más

importante es la cantidad total que se espera produzca el herramental durante su

vida. Si esta cantidad es menor de 20 000, entonces los métodos para pequeños

volúmenes probablemente darán los costos totales más bajos. Cuando se requiere de

10000 a 20000 piezas, puede ser ventajoso tener tanto estimaciones de

herramental convencional como de herramental para bajos volúmenes de

producción. Esto permite hacer un estudio comparativo de costos.

Otra regla para diferenciar el método de bajo volumen y el regular es la

siguiente: cuando el costo de los troqueles excede el costo de las piezas por

producir, se trata de un trabajo de bajo volumen.

Otra ventaja de los métodos para volúmenes pequeños es el poco tiempo

requerido para la elaboración del herramental necesario. Debe notarse, sin

embargo, que la calidad de las piezas producidas con el herramental de tipo

permanente 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 en

cualquiera de las siguientes condiciones:

(1) Para producciones piloto, prototipo o experimentales, particularmente

cuando se esperan cambios de diseño, por lo que aún no es recomendable el uso de

herramental permanente.

(2) Para producción de piezas de repuesto después de que el herramental

original se ha desechado.

(3)Para productos como equipo industrial, médico o de laboratorio cuyos

volúmenes de producción no son grandes.

(4) En los casos en que es esencial el envío inmediato de un componente para

el éxito comercial de un producto (por ejemplo, un artículo de temporada cuyo

desarrollo ha comenzado tardíamente o requiere mucho tiempo). Con un menor

tiempo de fabricación del herramental, la producción puede empezar con más

rapidez. En estos casos, los requerimientos económicos básicos (bajo costo y alta

productividad) pueden desecharse con el herramental temporal. Estas



consideraciones deben tomarse en consideración cuando luego se desarrolle el

herramental de tipo permanente.

(5) Como repuesto a herramentales de tipo permanente, cuyo trabajo es

esencial, a fin de evitar interrupciones en el proceso de manufactura.

(6) Para negocios con escaso presupuesto donde no se considera conveniente

invertir una gran suma en costoso herramental permanente.

1.7. RECOMENDACIONES PARA DISEÑO.

Utilización del material Las piezas deben diseñarse para lograr el máximo

aprovechamiento del material. Las formas que pueden acomodarse muy juntas son

mejore que las que tienen que espaciarse sobre el material. Una pieza en forma de L

se acomoda mejor que una en forma de T.

Otros ejemplos se ilustran en la figura 8. Este aprovechamiento del material

también requiere una estrecha comunicación entre el diseñador y el fabricante de

troqueles, o cuando menos la habilidad del diseñador para visualizar una

distribución 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 para

producir piezas adicionales. En el caso de grandes proyectos, muchas piezas requerirán el

mismo espesor y material. Al diseñar una pieza pequeña a partir de un pedazo de material

remanente del recorte de una pieza más grande, el diseñador ahorra material. En estos

casos, deben hacerse las anotaciones pertinentes en el dibujo para proporcionarla

información al personal de manufactura. La figura 9 presenta un ejemplo de este tipo de

casos.

Otro ejemplo es el troquel típico para la laminación de un motor en el que las piezas

de la armadura y del campo se hacen de la misma tira de material con muy poco desperdicio

véase 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 al

espesor del material, como se muestra en la figura 11. Los manguitos de soporte de

punzones especialmente sincronizados o el método de troquelado fino, permiten

hacer agujeros más pequeños; pero con el herramental convencional de troquelado,

la rotura de punzones se vuelve excesiva si se intentan perforar agujeros más

pequeños 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 espesor

del material, aun cuando se prefieren 3 veces desde el punto de vista de la

resistencia del troquel.

Por ejemplo, si el espesor de la pared es demasiado pequeño, la capacidad de

la 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 cuando

menos igual al espesor del material, aunque es preferible que sea de 1.5 a 2 veces al

espesor véase figura 12.

Un espaciamiento demasiado pequeño hace que la pieza se deforme en el área

del borde que esta junto al agujero.

Perforar un agujero antes de doblar la pieza es menos costoso que efectuar el

perforado o barrenado de la pieza como una operación secundaria.

La distancia mínima entre el borde inferior de un agujero y la otra superficie

debe ser 1.5 veces el espesor del material, más el radio del doblez, según se ilustra

en 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 la

distorsión cuando el diseño requiere que el borde inferior del agujero esté a una

distancia menor que la distancia mínima recomendada.

Una ranura no funcional, ya sea cuadrada o rectangular, puede perforarse

directamente debajo del agujero o agujeros deseados (debe respetarse la distancia

mínima de un espesor de pared entre los agujeros). Debido a esto, durante el doblez

ningún esfuerzo o deformación (o al menos muy poca) se transmite al agujero figura

14. El método de prueba y error en la experiencia son necesarias para determinar

dimensiones.

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 opuestos

de una pieza doblada en U, con objeto de sostener una flecha o con algún otro

propósito. Los diseñadores deben entender que es difícil doblar una pieza a partir de

una plantilla preperforada que tenga los agujeros alineados con precisión. Pueden

considerarse varias alternativas: (1) perforar o barrenar los agujeros después del

formado. Esto es más caro, pero permite una excelente alineación. (2) Usar amplias

tolerancias 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 el

cual se coloca la plantilla. (Otro punto, si verdaderamente se quiere alinear con

precisión mediante este método, es usar materiales con un estrecho control de

espesor. Aun cuando el material con una estrecha tolerancia de espesor tiene un

precio mayor, el costo adicional puede más que compensarse por los ahorros

realizados al no tener que llevara cabo una operación secundaria véase la figura 15.

El diseñador de piezas troqueladas debe intentar siempre especificar agujeros

redondos en lugar de agujeros cuadrados, rectangulares u otras formas. Los costos

de hacer punzones y matrices redondos son bastante más bajos que para cualquier

otra 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, deben

evitarse siempre que sea posible. Las aristas externas a escuadra tienden a romper

prematuramente los punzones o matrices, originando rasgaduras, grandes rebabas

o 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 de

concentración de esfuerzo que pueden llevar a la rotura y falla durante el

tratamiento térmico o uso. Una regla general es dejar la arista con un radio mínimo

de redondeo de una y media veces el espesor del material y nunca menor de 0.8 mm

véase figura 16. Debe recordarse que inevitablemente habrá una arista a escuadra

siempre que dos bordes producidos por operaciones de cizallado, ranurado o

recortado hagan intersección en ángulo aproximadamente recto. Tales esquinas

pueden redondearse puliendo la pieza en tambor o mediante alguna otra operación

segundaria.

Secciones estrechas Las proyecciones largas y estrechas deben evitarse, dado

que tienden a distorsionarse y requieren punzones delgados y frágiles. Como regla

general, las secciones largas no deben ser menores de 1.5 veces el espesor del

material. Si la proyección o lengüeta es relativamente corta, esta precaución puede

ser 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 una

prensa especial y herramientas y troqueles de precisión para la producción de piezas

que quedan casi terminadas y listas para usar cuando salen de la prensa de

troquelado fino, a diferencia de las piezas que se troquelan por métodos

convencionales. El troquelado fino produce piezas con superficies cortadas

limpiamente a lo largo de todo el espesor del material. En comparación, las piezas

troqueladas convencionalmente por lo general exhiben un borde cortado con

limpieza sólo sobre un tercio del espesor del material y el resto presenta fracturas.

Con el troquelado convencional, cuando estas superficies desempeñan alguna

función, se puede requerir alguna forma de operación secundaria de acabado, como,

rectificado, escariado, pulido, etc. A menudo se necesitan varias de estas

operaciones para terminar la pieza.

Cuando se emplea el troquelado fino, aparte del mejoramiento de la calidad de

las superficies cortadas, puede obtenerse una mayor precisión dimensional; además

el proceso permite operaciones que normalmente no se realizan con troquelado

convencional.



1.8.1.- Ciclo de la prensa.

En la figura 18 se presenta la secuencia de operaciones durante un ciclo de la

prensa 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 se

sujeta entre el anillo V (o aguijón) y la placa de la matriz, por fuera del perímetro de

corte. El contrapunzón (el cual está bajo presión) sujeta el material contra la cara

del punzón cortador por la parte interior del perímetro de corte.

(4) Mientras la presión del anillo V y la contrapresión se mantienen constantes, el

punzón continúa su carrera hacia arriba, cortando limpiamente la pieza. Ésta queda

dentro de la matriz mientras que el recorte interior queda dentro del punzón. En la

posición 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 del

anillo V. Esto desprende del punzón la tira del material que había quedado insertada

en él y empuja el recorte interior fuera del punzón. La alimentación con material

comienza.

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

matriz.

(8) La pieza y el recorte se saca del área del troquel por medio de un chorro de aire

o 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.



1.9.- PRENSAS.

La prensa es una máquina herramienta que tiene como finalidad lograr la

deformación permanente o incluso cortar un determinado material, mediante la

aplicación de una carga. Una de las causas que han hecho posible la producción y

popularidad de muchos objetos de uso diario y de lujo que actualmente

consideramos como de utilización normal en nuestra vida, es la aplicación creciente

de las prensas a la producción en masa. Uno de los ejemplos más notables que

podemos poner en este sentido es el desarrollo de la industria de fabricación de

automóviles. Los primeros automóviles se fabricaron con relativamente poco equipo

y maquinando cada una de las partes metálicas que actualmente se obtienen en el

proceso que nos ocupa.

Es notable observar el trabajo de una prensa de gran tamaño que de un solo

golpe nos produce el techo de un automóvil cuya forma puede ser sencilla y que sale

de la prensa sin un arañazo o falla, a pesar de la importancia del trabajo efectuado y

de la velocidad de la operación, la prensa es capaz de producir piezas semejantes

cada 12 segundos.

Figura 19.

Para la producción en masa, las prensas son empleadas cada día en mayor

número, sustituyendo a otras máquinas. Existe además la razón adicional de que con

una buena operación y calidad de las prensas, se pueden obtener productos de

mucha homogeneidad, con diferencias de acabado entre unas y otras piezas de

0.002" y aún menos, lo cual es una buena tolerancia hasta para piezas maquinadas.

El secreto de la economía de operación en las prensas estriba fundamentalmente en

el número de piezas que se produzcan. No es económico fabricar un costoso dado

para producir unas pocas piezas, pero cuando se produzcan 100 000 ó un millón de

piezas, bien puede justificarse la fabricación o compra de un dado costoso, ya que

este se amortiza a través de un elevado número de unidades. Hay prensas que

pueden producir 600 piezas por minuto o más.



En esta forma se puede ver que las prensas a pesar de su alto costo pueden

sustituir ventajosamente los sistemas anteriores de fundir las piezas y acabarlas

maquinándolas. Claro que en cada caso hay que hacer un estudio económico

siguiendo los lineamientos generales apuntados anteriormente, antes de tomar una

decisión.

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

prensa.

Para el operario que controla la pieza y ve transformarse el pedazo de lámina

en una pieza terminada en pocos segundos y en una sola operación, el trabajo es

simple y fácil y si es un buen mecánico las herramientas o dados utilizados le

parecerán muy sencillos (fig. 19). Sin embargo, poner en marcha satisfactoriamente

la producción de esas piezas habrá costado seguramente mucho dinero y los

mejores esfuerzos de los ingenieros, especialista y técnicos. El progreso de la

técnica de fabricación con prensas está íntimamente ligado al progreso de las

técnicas de laminación de metales, que ha permitido obtener láminas y soleras de

diferentes metales cada día más uniformes con técnicas de fabricación más sencillas

y tolerancias cada vez menores. En el diseño de prensas y dados hay mucho trabajo

experimental, mucho más de lo necesario normalmente en otras industrias. Los

metales pueden ser formados plásticamente en compresión o en tensión dentro de

ciertos límites, recuperando su forma inicial una vez que el esfuerzo de deformación

desaparece, si este se ha mantenido dentro del límite elástico. El límite elástico de

un material disminuye bajo condiciones repetidas de esfuerzo. Cuando los metales se

someten a esfuerzos más allá de su límite elástico quedan deformados

permanentemente. Si la carga aplicada continúa, la deformación del metal sigue

aumentando plásticamente hasta que tiene lugar la ruptura.



Figura 20. Prensa.

Figura 20. Prensa.

Las prensas de corte llevan al material a un esfuerzo más allá de su resistencia

última al corte. Las prensas de doblado y embutido emplean una fuerza que produce

un esfuerzo intermedio entre el límite elástico que debe ser excedido, y la resistencia

última que no debe de sobrepasarse, por lo que la dureza y el endurecimiento de los

metales son de especial importancia para el trabajo de las prensas.

El aumento de la dureza o resistencia a la deformación de los metales

resultan de un cambio en la estructura interna de los mismos. Este cambio puede

tener lugar por la fuerza bruta del trabajo en frío (embutido, laminado, etc.) y puede

también lograrse con un tratamiento térmico.



1.9.1.- PRENSAS TROQUELADORAS Y SU CLASIFICACIÓN.

Una prensa troqueladora es una máquina en la cual materiales laminados

pueden ser troquelados, doblados, planchados, cortados, embutidos, perforados, etc.

La acción de las prensas se lleva a cabo por medio de una herramienta que es

impulsada a presión contra el material laminado. La herramienta puede ser maciza o

hueca, afilada o sin filo y de formas variadas según el caso. Si clasificamos a las

prensas de acuerdo al mecanismo de conducción, se pueden clasificar en mecánicas

o hidráulicas.

1.9.1.- Prensas Mecánicas.

Son operadas manualmente, en el caso más elemental, y con motor en la

mayoría de los casos. El funcionamiento de las prensas operadas con motor está

basado en el siguiente principio:

El motor hace girar un volante de la prensa que está unido al cigüeñal de la

misma directamente o por medio de engranes o bandas, operándose con auxilio de

un embrague de fricción (fig. 4). Este embrague es accionado por medio de un pedal

o una estación de botones. El embrague se desconecta automáticamente después de

cada revolución, a no ser que el operador mantenga oprimido el pedal, en cuyo caso

la prensa repite el trabajo. Después de que el embrague desconecta al volante, un

freno detiene el movimiento del propio cigüeñal. Una biela transmite el movimiento

del cigüeñal a una parte móvil de la prensa o ariete, deslizándose éste en unas

guías.

Las prensas manejadas con el pie generalmente son llamadas prensas de

pedal, son usadas solo para trabajos livianos. Las prensas de manivela, son el tipo

más común por su simplicidad. Son usadas para la mayoría las operaciones de

perforado, recorte y de estirado simple. Las prensas de doble manivela están

provistas de un método para mover los soportes de discos o las matrices de acción

múltiple. Las de conducción excéntrica se usan sólo donde se necesita un solo

martinete de golpe corto. Las de acción de leva están provistas de un reposo, en la

parte inferior del golpe, por esta razón a veces se usan para accionar los anillos de

sostén del disco en las prensas de estampado. Las de conducción por charnela son

usadas 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 para

accionar el soporte de discos.

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

La prensa mecánica o prensadora es una máquina que acumula energía

mediante un volante de inercia y la transmite bien mecánicamente (prensa de

revolución total) o neumáticamente (prensa de revolución parcial) a un troquel o

matriz mediante un sistema de biela-manivela. Actualmente las prensas de revolución

completa (también llamadas de embrague mecánico o de chaveta) están prohibidas

por 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 función

del ángulo de aplicación de la fuerza. Cuanto más próximo este el punto de

aplicación al PMI (Punto Muerto Inferior) mayor será la fuerza, siento en este punto

(PMI) teóricamente infinita. Como estándar más aceptado los fabricantes

proporcionan como punto de fuerza en la prensa de reducción por engranajes 30º y

en las prensas de volante directo 20º del PMI. Por su sistema de transmisión pueden

clasificarse en prensas a volante directo, prensas de reducción, prensas de doble

reducción, 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 doble

montante ( dentro de estas existen las monobloc y las de piezas armadas por

tirantes). Por su velocidad se clasifican en prensas convencionales (de 12 a 200

golpes minuto en función de su tamaño), prensas rápidas (de 300 a 700 golpes por

minuto) y prensas de alta velocidad (de 800 hasta 1600 golpes por minuto en las

más rápidas de fabricación japonesa y suiza).

Figura 22. Prensa mecánica ó balancín mecánico.

Estas prensas se emplean en operaciones de corte, estampación, doblado y

embuticiones pequeñas. No son adecuadas para embuticiones profundas al aplicar la

fuerza de forma rápida y no constante. No obstante el desarrollo de prensas con

cinemática compleja (prensas de palanca articulada o prensas link drive) ha hecho

posible que puedan usarse para embuticiones más profundas y con aceros de alta



resistencia elástica, ya que este tipo de prensas mecánicas reducen su velocidad

cerca del PMI pudiendo deformar la chapa sin romperla.

1.9.2.- Prensas Hidráulicas.

Las prensas hidráulicas son producidas en varios tipos y tamaños. Debido a

que pueden proveerse de casi ilimitada capacidad, la mayoría de las prensas más

grandes son de este tipo. El uso de varios cilindros hidráulicos permite la aplicación

de fuerzas en el martinete en varios puntos, y proveen de la fuerza y ritmo necesario

al soporte de discos. Las prensas hidráulicas de alta velocidad proporcionan más de

600 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 grupos

principales:

1) De simple acción: Tienen únicamente un ariete

2) De doble acción: Tiene 2 arietes deslizando uno exteriormente y otro en el

interior. El ariete exterior es el que constituye generalmente el pisador y es actuado

por medio de brazos articulados o de levas excéntricas, de manera que al final de su

carrera permanece estacionario y aplicando presión para sujetar la pieza, mientras

el ariete interior o punzón sigue su movimiento hacia arriba simultáneamente. Las

prensas de doble acción se emplean principalmente para trabajos de embutido

profundo.

3) De triple acción: Son muy semejantes en principio a las anteriores, pero tienen un

ariete adicional que trabaja de abajo hacia arriba, cuyo movimiento se sincroniza

con el de los 2 arietes anteriores. La parte superior de un troquel o punzón se sujeta

en la mayoría de las prensas a la cara inferior del ariete por medio de tornillos. La

parte inferior del troquel o matriz se sujeta también por tornillos a la mesa de la

prensa y se alinea perfectamente con el punzón. Generalmente el dado o troquel es

una sola unidad con sus propias guías.

Al estudiar el empleo de una prensa para una determinada producción, los

factores principales que deben tenerse en cuenta son:



- Clase de operación por efectuarse, lo cuál fija principalmente el tipo de prensa y su

carrera, que debe ser lo más corta posible para evitar desgaste, pero

suficientemente amplia para poder manejar libremente el material.

- Forma y tamaño del artículo que fijan las dimensiones de la mesa, claro, carrera, y

si la prensa debe ser de acción sencilla, doble o triple.

- Material empleado en la fabricación del artículo. Determina la presión necesaria de

la prensa, tamaño de la mesa, forma de alimentación y número de pasos.

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

sistemas de alimentación.

- Precios límites del producto terminado. Limitan la inversión a realizar y obligan a

un estudio técnico económico.

- Troqueles o dados, su tamaño y construcción. Con este dato se fija la luz de la

prensa y su carrera, así como el sistema de alimentación más conveniente.

Una prensa hidráulica es un mecanismo conformado por vasos comunicantes

impulsados 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 comenzó

una investigación referente al comportamiento de los fluidos. Observó que en un

líquido, la presión que se ejercía se transmitía, con igual intensidad, en todas

direcciones. Gracias a este principio se pueden obtener fuerzas muy grandes

utilizando otras relativamente pequeñas. Uno de los aparatos más comunes para

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 basada

en 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 y

la longitud de desplazamiento, en similar proporción.

Cuando se aplica una fuerza sobre el pistón de menor área se genera

una presión :

Del mismo modo en el segundo pistón:

Se observa que el líquido esta comunicado, luego por el principio de Pascal, la

presión 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



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 de

engranajes) 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 obtiene

mediante comprobaciones realizadas con un programa de Elementos Finitos, a fin de

obtener los valores óptimos de flexión y de resistencia y asegurar la máxima

duración de los troqueles, además de la de la propia máquina.

Estas prensas se caracterizan por una estructura rígida lo que garantiza la

durabilidad y seguridad de funcionamiento, por su seguridad, cambio de curso

automático, 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 piezas

complejas.

Ofrecen precisión, fiabilidad y seguridad, requiriendo mínimo mantenimiento.

Además de máquinas con el sistema de cinematismo excéntrico tradicional, ahora

también ofrecen prensas con ralentización de la velocidad del carro en el último

tramo 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 de

engrase, 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 1300

mm

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 400

mm/seg

De 62,5 a 215 t, constante 24

mm/seg

De 215 a 625 t, variable de 24 A 7

mm/seg



Máxima de 240

mm/seg

Subir constante 75

mm/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 1500

mm)

Sistema Hidráulico Bosch-Rexroth con sistema de potencia constante, bajo

consumo 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 12-50

mm/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



1.10 PUNZONADO.

1.10.1 El corte de metales en frio.

Generalmente se efectúa en una prensa alimentada manualmente o por medio de un

alimentador automático, las prensas tienen una energía que es usada mediante un

troquel al impacto con el material. Se usan prensas mecánicas e hidráulicas.

Existen dos clases de corte de metales en frio, que son:

a) El recortado, que se usa para obtener la pieza cortada con las dimensiones

requeridas como producto final.

b) El perforado, que es usado para obtener una perforación con las dimensiones

requeridas.

Las prensas mecánicas, como la ilustrada con la figura 1.7, de construcción

relativamente más sencilla, aprovechan la energía suministrada por un volante, que

proporciona una gran parte de la energía requerida.

Las prensas hidráulicas, sus principios son similares a las prensas mecánicas, con

la diferencia de que se proporciona la energía requerida con un cilindro hidráulico,

mismo que se le puede modificar la velocidad de alimentación del aceite, para

aumentar o disminuir la cantidad de golpes por minuto. Otra característica es que al

modificar la presión de alimentación, se aumenta o disminuye su capacidad de

fuerza. Estos criterios dependen de la capacidad del cilindro que tenga la prensa.

1.10.2 La operación mecánica de punzonado.

En esta operación se ilustra con la figura 1.8 , es la de obtener una figura

determinada sobre una lamina mediante un juego de punzón y matriz, en la

operación de corte, el punzón ejerce una presión sobre la lamina en forma continua,

oponiéndose a esta presión la resistencia al corte del material, en el momento que

esta presión es mayor a la resistencia al corte del material, el material cede y se

produce el corte de la figura determinada. Para laminas de acero, existe un diámetro

mínimo que puede ser cortado, es :



Dmin = 1.2 E, en donde:

Dmin = Diámetro mínimo del corte.

E = Espesor de la lamina.

La sujeción de punzones, varía dependiendo principalmente de:

a) La forma del punzón.

b) El tipo de troquel

c) El espesor del material a cortar.

Para el caso que se requiera usar entalladura en el punzón, el espesor de la

entalladura se calcula con la ecuación:

Ee = Hp/2.5, en donde:

Ee = Espesor de la entalladura.



Hp = Altura del punzón.

Con las figuras 1.9, se muestra el tipo de sujeción para punzones con diámetro

pequeño y las figuras 1.10 , se muestra el tipo de sujeción para punzones de

diámetro considerablemente grande.

Las diferentes puntas del punzón se ilustran con las figuras 1.11 y las diferentes

puntas usadas para la matriz se ilustran con las figuras 1.12.

Se muestra la recomendación del ángulo de la punta del punzón y se considera que

el punzón sin ángulo requiere una fuerza de corte mayor, mientras que los que

tienen un ángulo en la punta, reducen la fuerza de corte hasta 30% de su valor.

El punzón con una sola inclinación no es muy recomendable, debido a que al

efectuar el corte se genera una fuerza perpendicular a la punta y produce esfuerzos

adicionales en el punzón y portapunzon.



1.10.3 Desahogo del material cortado en la matriz.

Inmediatamente al ser cortado el material inicia su recuperación elástica que

provocaría que la pieza quedase atrapada en la matriz y, al ser cortada la siguiente

pieza, la empujara, esto se repetiría hasta que las piezas cortadas sean expulsadas

al continuar el proceso.

Debido a la fricción de las piezas cortadas con la pared de la matriz, sería necesario

requerir de una fuerza extra para vencer esta fricción y empujar las piezas cortadas

hasta ser liberadas. Por lo tanto, es necesario hacer una salida cónica para el

desahogo de material cortado, para esto se considera que la matriz debe tener una

vida y espesor determinado que forma la figura por cortar, esta tiene un espesor de

dos a tres veces el espesor del material y su desahogo cónico, que inicia después de

la altura de vida de la matriz. También se recomienda que la penetración del punzón,

sea lo suficiente como para depositar el material cortado en el desahogo y tenga

vidas de afilado.

1.10.4 Juego entre punzón y matriz.

Para considerar el valor que debe tener el juego entre punzón y matriz, existen

varios criterios para considerar y tener en cuenta que si se desea hacer el corte del

exterior de la figura, el contorno debe de tener las mismas medidas que el contorno

de la matriz, si por el contrario, se necesita hacer el corte del inferior de la figura, el

punzón debe tener las mismas medidas que la figura. Estas también son las

diferencias entre la operación de perforado y recortado.

1.10.4.1 Criterio de Rossi.

Nos indica que para calcular esta holgura en %, debe ser considerada entre el 5 y 10

% del espesor del material y también dependiendo de que material se trate. Para

punzones pequeños la holgura es casi cero debido a que solamente pueden cortar

espesores pequeños.

1.10.4.2 Criterios de Oehler.

Las formulas empíricas de Oehler para calcular el claro son:

Para materiales con espesores mayores de 3 mm, tenemos:

U = 0.005 x E x √Kc, en donde:

U = Claro entre punzón y matriz, mm.

E = Espesor del material, mm.

Kc = Resistencia al corte del material, Kgf/ mm cuad.



Para materiales con espesores menores de 3 mm, tenemos:

U = ((0.01 x E) – 0.015) √Kc

Para el juego total, tenemos:

J = 2 x U , en donde:

J = Juego entre punzón y matriz, mm.

U= Claro entre punzón y matriz, mm.

1.10.4.3 Criterio con constante de material.

Para calcular el claro entre punzón y matriz, se puede considerar la siguiente

ecuación.

U = E/ Ku, en donde:

U = Claro entre punzón y matriz

E = Espesor del material

Ku = Constante

Los valores de la constante Ku para diferentes materiales se muestra en la tabla

MATERIAL CONSTANTE, Ku

Cobre 21

Latón 20

Acero duro 14

Acero suave 17

Acero semisuave 16

Bronce fosforoso 16

Aluminio 10



1.10.4.4 Etapas de proceso de corte.

Las etapas se ilustran en la figura 1.13 son:

Figura 1.13. 1, muestra el claro correcto entre punzón y matriz.

Figura 1.13.2, se muestra una tira de material introducido entre el punzón y la

matriz.

Figura 1.13.3, al iniciar el proceso de corte, el material cercano a la matriz y punzón

tiene un esfuerzo a la tensión y el material intermedio tiene un esfuerzo a la

compresión.

Figura 1.13.4, el punzón continua su penetración produciendo las grietas en el

material en las aristas de corte del punzón y la matriz.

Figura 1.13.5, al continuar su penetración el punzón, origina que las grietas se

encuentren produciéndose un corte correcto, al no encontrarse las grietas, el

material se cortara de forma incorrecta.

Figura 1.13.6, el material se separa cuando el punzón penetra aproximadamente un

tercio del espesor del material.

Figura 1.13.7,el material cortado se recupera del esfuerzo a la compresión

mostrado en la figura 1.13.3, esto provoca una adherencia por la recuperación del

material a la matriz, que frecuentemente el punzón debe penetrar, como mínimo,

hasta la arista inferior de la matriz, que es el inicio del desahogo cónico. Al mismo

tiempo, el material de corte, también se recupera de los esfuerzos a la tensión y

provoca una adherencia al punzón, haciendo necesario el uso de extractores o

pisadores , para mantener en posición el material de corte.

Figura 1.13.8, con la penetración del punzón completa, se observa que las secciones

del material de corte y la pieza cortada tienen la misma sección, pero invertida,

indicando que el corte es correcto.

Con la figura 1.14, se ilustra el perfil del material de corte y la pieza cortada en

forma correcta.

La vida útil del punzón y la matriz, queda determinada por el desgaste en las caras y

aristas de estas partes, además del aumento del juego entre punzón y matriz, que en

conjunto incrementan la altura de la rebaba.



CAPITULO 2

ESTUDIO DE TROQUELES

PROGRESIVOS

2.1.- TROQUELES PROGRESIVOS

2.2. TIPO DE TROQUEL PROGRESIVO

2.3.- RECOMENDACIONES DE DISEÑO DE PIEZAS.

2.4.-DISEÑO DE PUNZONES Y OTROS ELEMENTOS

INDISPENSABLES DE UN TROQUEL.

2.5.-DESARROLLO DE LAS TIRAS PARA TROQUELES

PROGRESIVOS.



2.1.- TROQUELES PROGRESIVOS.

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 producir

una pieza, según la tira de material se mueve a través del troquel progresivo. Cada

estación de trabajo realiza una o más operaciones distintas, pero la tira debe

moverse desde la primera estación y a través de cada una de ellas para producir una

parte completa.

Pueden incorporarse en el troquel una o más estaciones intermedias que se

les llaman muertas no para ejecutar trabajo sobre la tira de metal, sino para

posicionar 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 conoce

como la progresión, avance o paso y es igual a la distancia entre estaciones. Las

partes de la tira que no se desean se van cortando de la misma según avanza a

través del troquel, y una o más cintas o lengüetas se dejan conectadas a cada parte

parcialmente completada para conducirla a través de las estaciones del troquel.

Algunas veces las partes se hacen de piezas cortadas individuales, que no

forman parte ni están conectadas a una tira; en tales casos, se emplean de dos

mecánicos u otros dispositivos para el movimiento de la pieza de estación a estación.

En el troquel progresivo, las partes permanecen conectadas a la tira de

material que se hace avanzar, a través del troquel por alimentadores automáticos y

posicionados con rapidez y precisión por medio de guías.

Herramental troqueles, troqueles progresivos Siempre que es posible, se

produce una pieza con un troquel compuesto con objeto de fabricarla en una sola

operación. Los troqueles progresivos para troquelado fino han estado en uso por

varios años.

Las operaciones que pueden efectuarse en los troqueles progresivos para

troquelado 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).



2.2.- TIPO DE TROQUEL PROGRESIVO.

Las operaciones necesarias para hacer una parte, pueden ser incorporadas

dentro de una serie de troqueles individuales, un troquel progresivo o un troquel de

transferencia. 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 y

cuanto trabajo tiene que ejecutar. La longitud de un troquel progresivo o de

transferencia es determinado por la medida de la parte y el número de operaciones

que van a ser ejecutadas. El número de estaciones del troquel no son

necesariamente la misma como el número de operaciones básicas pero depende

sobre como estas operaciones son combinadas y divididas, cuando el

acomodamiento de la tira es diseñada. El acomodamiento podría incluir las

estaciones muertas necesarias para hacer un troquel más fuerte, dar espacio para

trasladar de estación a estación y dar estaciones extras, si necesitó para hacer la

función del troquel más suavemente. Para una parte difícil esta es una buena

práctica, si el tiempo permite hacer troqueles provisionales para determinar por

pruebas, como la parte se formará y cuantas estaciones son necesarias.

El número de estaciones para ser usado en un troquel progresivo o en un

troquel de transferencia podría ser cuidadosamente considerado particularmente si

una o dos estaciones más podrían hacer el troquel tan largo que la siguiente prensa

más larga podría ser requerida. Si una prensa más grande no está disponible o si no

puede ser comprada las operaciones requeridas para hacer la parte deben ser

combinadas dentro de más pocas estaciones del troquel o la parte debe ser hecha en

más que un troquel. También la siguiente prensa más grande puede operar en

menos carreras por minuto que la prensa más pequeña. La producción más baja y

aumento del costo de la parte podría resultar.

Cuando las operaciones son combinadas dentro de pocas estaciones en un

troquel progresivo o troquel de transferencia para acomodar en una mesa de la

prensa la calidad del metal de trabajo puede requerir ascenso. Haciendo más trabajo

en una estación del troquel usualmente resulta dentro de más severo formado, que

si el trabajo fue distribuido sobre más estaciones.

Las partes teniendo un embutido más grande en un extremo que en el otro y

piezas grandes de forma irregular algunas veces pueden inclinarse en un ángulo a la



cama de la prensa para obtener embutido más favorable o una posición de formado

para ganar una mejor superficie de planchado.

Las partes pequeñas pueden ser hechas dos o más por carrera para utilizar

más eficientemente la prensa. Un chorro de aire o la gravedad son usadas para

descargar el troquel. Las partes más grandes que tienen una velocidad de

producción más baja son cargadas y descargadas manualmente con alguna

asistencia de la gravedad. Las partes de alta producción de cualquier medida pueden

ser transferidas para carga automática y mecanismos de descarga. Las prensas

manualmente cargadas usualmente son operadas intermitentemente por el operador.

Las prensas de alta producción están trabajando continuamente. Cuando se montan

como en línea de producción, las prensas son sincronizadas, esto es que todo el

equipo 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 y

distorsión y mejora la producción.

2.2.1.- Diseño de troqueles progresivos de carburo.

La característica de los troqueles de carburo y su habilidad para resistir el

abrasivo al desgaste y retener una superficie fina y a los golpes de impacto repetidos

en sus filos de trabajo y superficies. La vida larga obtenida entre rectificados o

afilados, permite una alta producción a bajo costo.

El volumen de partes para hacer, no necesita ser demasiado alto para

justificar el aumento de costos en los troqueles de carburo (el cual es generalmente

de dos a cuatro veces que los troqueles de acero). El costo más grande es

compensado por las ventajas antes mencionadas, en adición a la calidad

perfeccionada del trabajo y la eliminación de las subsecuentes operaciones.

Considerando la aplicación de troqueles progresivos de carburo para punzonar y

cortar en las prensas, los estudios deben ser hechos cuidadosamente, tomando en

cuenta 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.

2.2.2.- Selección de troqueles progresivos

La selección de un troquel progresivo, se justifica por el principio de que el

número de operaciones logradas con un manejo del material y de las partes

producidas es más económico que la producción por medio de una serie de

troqueles separados de operación sencilla y un número de operaciones de manejo

para troquel sencillo.

Cuando los requerimientos totales de la producción son elevados,

particularmente si los volúmenes de producción son grandes, el ahorro en el costo

total del manejo (hombres ahora) por la fabricación progresiva, comparada con una

serie de operaciones sencillas es, con frecuencia, mayor que el costo del troquel

progresivo.

La fabricación de partes con un troquel progresivo bajo las condiciones de

producción antes mencionadas, estará posteriormente indicada cuando:

1. El material disponible no es tan delgado que no pueda ser guiado, o tan grueso

que haya problemas para su enderezado.

2. El tamaño general del troquel (desempeño del tamaño de la pieza y longitud de la

tira) 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 de

prensas. La característica operacional de una prensa debería ser considerada en

relación a los requerimientos de clases de trabajo definidas que va a ser hecho. Hay

cinco clasificaciones comúnmente usadas para identificar el trabajo en prensas de

partes metálicas procesadas en frío. Estas son, cortar, doblar, embutir y estampado.



Algunas de éstas operaciones son mejor acomodadas en prensas operadas

mecánicamente, (y otras son más eficientemente hechas sobre prensas hidráulicas y

neumáticas).

Corte:

Esta clasificación incluye corte de plantilla o corte de metal dentro de la

medida apropiada para subsecuentes operaciones y punzonado o perforado de

agujeros en las láminas o plantillas.

La mayoría del trabajo en esta clasificación, puede ser sobre prensas

mecánicas de carrera corta con un volante o engranado para impulsar. El estilo del

bastidor puede ser de lados rectos para simple acción, o el bastidor abierto con

cualquiera de los tipos sólido o abierto atrás. El bastidor abierto atrás, puede ser

vertical 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 con

carrera de la prensa adecuada para la operación de doblado.

Formado:

El formado de partes no más de 100mm de profundidad en la mayoría de los

casos en prensas mecánicas para la operación. El formado con la ayuda de cojines

de aire es más preciso sobre una prensa mecánica que la hidráulica. La

profundidad 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 corte

de plantilla, si la carrera de la prensa es adecuada, y la prensa es equipa da con un

cojín de aire. Sin embargo para operaciones de corte de plantilla, las prensas son

más rápidas que las prensas usadas para operaciones de embutido.

Las Operaciones ejecutadas Progresivamente:

La producción de partes progresivamente puede ser obtenida en varios tipos

de prensas.

El troquel progresivo convencional en el cual la tira entra al troquel y una



porción de ésta, es utilizada para llevar la parte a través del troquel, usualmente es

operado en una prensa de lados rectos o en una prensa de alta velocidad.

Las prensas de lados rectos alta velocidad, son de construcción fuerte con

aberturas en las columnas para alimentación de las tiras y remover el desperdicio

Puesto que algunos troqueles progresivos requieren que los sacabocados o piezas

punzonadas hacia afuera por los punzones y tiradas a través de la cama, éstas

prensas son diseñadas con aberturas bajo la cama para remover las piezas o

desperdicio.

El corte de plantilla, formado y embutido de partes de un diseño que no

permiten el uso de tiras para llevar, puede ser acabado en prensas equipadas con

mecanismos de transporte o transferencia.

En una prensa transporte, una plantilla es cortada por un punzón en la

primera estación y empujada a través de la hembra y dentro de la corredera

transporte.

Como la corredera de la prensa asciende la plantilla es transportada dentro

de cada hembra sucesiva donde operaciones subsecuentes son ejecutadas sobre la

plantilla.

La alta producción de partes pequeñas puede ser obtenida sobre estas

prensas sin necesidad de los troqueles costosos. Los transportadores de correderas

son construidos como una parte especialmente diseñada de las prensas múltiples de

correderas rectas que convergen en un punto, o las máquinas múltiples del cigüeñal

para ojillos

2.2.3.- Características típicas y sus aplicaciones

Las razones para considerar el troquelado fino incluyen la necesidad de

acabados superficiales mejorados, forma de escuadra en los bordes cortados, mayor

precisión dimensional y una apariencia y planicidad superiores, comparadas con las

que 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 cremalleras

es uno de los principales campos de aplicación del troquelado fino.



2.2.4.- Acabado superficial y escuadrado de los bordes

El acabado promedio de la superficie en piezas hechas por troquelado fino es de

0.45 _m. Es posible obtener un súper acabado de 0.1 a 0.2 _m con matrices de

carburo para aplicaciones como levas especiales para las cuales se requiere una

superficie pulida. Debido al desgaste de los troqueles y a los materiales usados, la

cifra 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 varía

más de 40 a 50 minutos, aproximadamente. La calidad del material cortado y le

estado del herramental son las condiciones que más influyen en estas

características.

2.2.5.- Cantidades económicas para producción

Generalmente el troquelado fino puede clasificarse como un proceso de producción

de alto volumen, ya que la calidad y el costo del herramental requieren una

razonable cantidad de piezas para justificar el gasto. Una comparación entre varios

métodos de producción debe mostrar una verdadera justificación, debido a que los

costos del herramental no son el único factor que debe tomarse en cuenta. En

algunos casos, cantidades de 1000 a 5000 piezas pueden amortizar el costo del

herramental. Esto sucede cuando se elimina una costosa operación secundaria como

el perfilado por control numérico, rectificado o un escariado difícil) al diseñar la

fabricación de la pieza por medio de troquelado fino. Como guía general, puede

decirse que las cantidades mínimas por considerar están entre 10000 y 20000

piezas.

2.2.6.- Comparaciones producción tiempo

El ciclo de operación es ligeramente más lento en el troquelado fino que en el

troquelado convencional. Una rapidez de prensa de 45 golpes por minuto podría ser

un buen promedio en las operaciones de troquelado fino.

Al comparar el troquelado fino con el troquelado convencional, el costo total

de todas las operaciones necesarias para completar una pieza incluyendo el

maquinado secundario, deben considerarse.



2.3.- RECOMENDACIONES DE DISEÑO DE PIEZAS.

Radios de redondea: En las piezas hechas por troquelado fino las aristas

deben redondearse. Si no se redondea o si el radio es demasiado pequeño, el borde

cerca de la esquina mostrará rasgaduras en el material en las zonas de corte. El

punzón principal y los punzones interiores de la forma pueden generar rebabas en

estas áreas después de un reducido periodo de uso.

El ángulo de la arista el tipo y espesor del material determinan el radio de

redondeo mínimo requerido. En general, se aplican los siguientes valores:

Ángulos obtusos: radio entre el 5 al 10% del espesor del material

Ángulos rectos: radio entre el 10 y 15% del espesor del material

Ángulos agudos: radio entre el 25 y 30% del espesor del material

Estos se refieren a aristas externas. Las aristas internas pueden

dimensionarse usando dos tercios de los valores anteriores. En general, el radio

máximo posible debe especificare en todos los casos, ya que esta previsión puede

beneficiar 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 pueden

troquelarse dejando una distancia que corresponda al 60 o 65% del espesor del

material entre el agujero y el borde. Cuando se trabaja con materiales más gruesos

la presión específica de corte se hace mayor en esas áreas críticas. También se

incrementa la rapidez de calentamiento de los componentes de corte.

La experiencia señala que las distancias mencionadas deben aumentarse

cuando se utilizan materiales de más de 4 mm de espesor.

Básicamente, se aplican los mismos datos tanto para el diámetro de los

agujeros como para el ancho de las ranuras. Las recomendaciones para aplicaciones

pueden 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 por

troquelado 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% del

espesor del material. Los factores determinantes son la forma del diente y el tipo de

material trabajado.

Debe tenerse en cuenta que las crestas y la raíz de los dientes han de tener

cierto radio. En prácticamente todos los casos esto es permisibles, ya que la forma

del diente en estas áreas generalmente no tiene ninguna función real.

2.4.- DISEÑO DE PUNZONES Y OTROS ELEMENTOS INDISPENSABLES DE UN

TROQUEL.

2.4.1.- Diseño de punzones.

Los punzones para punzonar son usualmente el eslabón más débil en cualquier

diseño del troquel simple para punzonar o troquel progresivo yo con estaciones de

punzonado. Los siguientes factores deben ser siempre tomados en consideración:

1. Hacer los punzones lo suficientemente fuertes, esto es, que los choques repetidos

en operación no provoquen una fractura.

2. Los punzones delgados deben ser suficientemente guiados y soportados para

asegurar el alineamiento entre el punzón y los miembros del troquel para

prevenir flexión.

Hacer el diseño lo más práctico posible de manera que el reemplazo y el sacarlo

sea 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 un

buen acero de herramientas, endurecidos y rectificados totalmente. El diámetro A es

metido 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 C

es usualmente hecho de una longitud de 3mm a 5mm. El diámetro D del hombro es

usualmente hecho de 3mm más grande que el diámetro A. El diámetro E es siempre

conectado 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 un

plano en la cabeza del punzón para descansar contra una orilla de una ranura en el

portapunzón. 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 evitar

el giro, es diseñar planos en las cabezas de los punzones.

Es tas superficies planas descansan una con otra con un buen ajuste a

presión, conservando los punzones dentro del alineamiento.

El diseño más práctico y económico para evitar el giro y conservar la posición

del punzón Irregular es colocar un pasador a presión a través de ambos, del

portapunzón y el punzón para que la mitad del pasador sujete al punzón y la otra

mitad sujeta al portapunzón.

c) Punzones con cabeza cónica.

Los punzones pequeños de diámetro son difíciles de maquinar los hombros y

antieconómicos, por esta razón son hechos de material a la medida del diámetro y

cortado 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 punzones

punzonarán agujeros tan pequeños de diámetro como el doble del espesor del

material.

Otro método puede ser que el casquillo que soporta al punzón con cabeza

cónica es guiado en un buje endurecido metido a presión en el extractor.

De esta manera el punzón sobresale del casquillo una distancia muy corta

para máxima rigidez.



2.4.2.- DISEÑO DE EXTRACTORES.

Las extractores, remueven el material o tira del rededor del punzan o cortador

de plantilla. Una severa adhesión de la tira a los punzones es una característica del

proceso 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 ser

usado cuando se presentan las siguientes condiciones:

1. Cuando las plantillas son requeridas perfectamente planas y precisas porque los

extractores aplanan o planchan la lámina antes de que empieza a cortar.

2. Cuando la plantilla o punzonado de un material delgado y para prevenir fracturas

desiguales en las orillas redondeadas de las plantillas.

3. Cuando las partes van a ser troqueladas de material de desperdicio dejado de

otras operaciones, los extractores o planchadores con resorte dan buena

visibilidad al operador para los propósitos de centrado del material.

4. El extractor hace la acción inmediatamente y los punzones pequeños no están

expuestos a romperse.

5. En operaciones secundarlas, tales como en troqueles de punzonado aumenta la

visibilidad,, dado por el extractor o planchador con resortes, permitiendo la

carga de trabajo y aumentando la producción.



Los extractores pueden ser hechos de acero rolado en frío si ellos no van a

ser maquinadas excepto para hacer agujeros. Cuando el maquinado va a ser

aplicado a calibres con claro. Las placas deberán ser hechas de acero para

maquinar el cual no está sujeto a distorsión.

Figura 61. Extractores.

2.5.- DESARROLLO DE LAS TIRAS PARA TROQUELES PROGRESIVOS.

Las operaciones realizadas en un troquel progresivo son con frecuencia

relativamente sencillas, pero cuando se combinan en varias estaciones, el diseño de

las tiras mas practico y económico para un funcionamiento optimo del troquel

resulta con frecuencia difícil de proyectar.

La secuencia de operaciones sobre una tira y los detalles de cada operación

deben ser cuidadosamente desarrollados para ayudar en el diseño de un troquel que

produzca partes buenas dentro de las tolerancias y especificaciones de ingeniería de

diseño.



Deberá establecerse una secuencia tentativa de operaciones y tomar en

consideración los siguientes pasos, según se desarrolla la secuencia final de las

operaciones:

1. Agujeros punzonados y muescas para guía en la primera estación. Pueden ser

punzonados otros agujeros que no serán afectados por las siguientes

operaciones.

2. Desarrollo de la pieza para operaciones de embutido y conformado por el libre

movimiento del metal.

3. Distribuir las áreas punzonadas sobre varias estaciones si están juntas o están

cerca del borde de la abertura de la matriz.

4. Analizar la forma de las áreas de pieza inicial en la tira para dividirlas en formas

simples, de manera que los punzones de contornos sencillos puedan cortar

parcialmente una área en una estación y cortar las áreas restantes en estaciones

posteriores. Esto puede sugerir el uso de formas de punzones comercialmente

obtenibles.

5. Emplear estaciones intermedias para reforzar los bloques, matrices, placas

extractoras 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 o

facilitara una operación.

7. Planear las operaciones de conformado o embutidos tanto en una dirección

ascendente como descendente, la que asegure el mejor diseño del troquel y

movimiento de la tira.



8. La forma de la parte terminada puede dictar que la operación de cortado preceda

a las últimas operaciones no cortantes.

9. Diseñar tiras o lengüetas transportadoras

10. Verificar el diseño de la tira para desperdicio mínimo; emplear un diseño

múltiple, de ser factible.

11. Colocar las áreas de corte y de conformación para proporcionar una carga

uniforme sobre el ariete de la prensa.

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

interferencia.

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 tira

del troquel se gira 180º y se vuelve alimentar el troquel progresivo.

Los acomodamientos deben ser cuidadosamente delineados para encontrar el

desperdicio de material o determinar qué cantidad efectiva de material será

ahorrado.

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 influye

el éxito financial o falla de alguna operación de prensa.

En el acomodo se muestran tiras de desperdicio de diferentes piezas. Estas tiras de

metal revelan la progresión de los pasos para producir las partes terminadas, con

troqueles progresivos en prensas troqueladoras.



VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS TROQUELES PROGRESIVOS COMPARADOS CON LOS

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 troqueles

2. Mayor costo en el mantenimiento

3. Diseño mas complicado

4. Se requiere de prensa y equipo especial en algunos troqueles.



CAPITULO 3

ESTUDIO ECONOMICO

3.1 ESTUDIO ECONOMICO.

3.2.- COMPARACION DE GASTOS DE TROQUELES PARA

FABRICACION DE LA TAPA SUPERIOR Y

LATERAL.

3.3.- ESTUDIO COMPARATIVO DE TROQUELES SIMPLES Y

TROQUEL PROGRESIVO PARA LA FABRICACION DE

LA TAPA LATERAL Y LA TAPA SUPERIOR.

3.4.- ANÁLISIS FINAL Y FACTORES A TOMAR EN CUENTA

DECISIONES



3.1ESTUDIO ECONOMICO.

Con objeto de determinar la conveniencia de realizar la construcción del troquel progresivo

para placas de apagadores de aluminio de la parte en estudio por lo cual se analizaran los

estudios de costos de la producción de la tapa superior se hará 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 de manufactura

establecidos en la secuencia de operaciones así como los costos unitarios de la mano de

obra establecidos por el departamento de costos para obtener:

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 materiales procesivos

personal indirecto de administración compras y mercadotecnia, energía eléctrica, agua, gas,

etc.; que interviene en la planta del taller de prensas y prorrateando de acuerdo a los costos

de mano de obra en los diferentes centros de trabajo obteniéndose un promedio de 300%

con respecto al costo de la mano de 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 y considerando

la inversión por este concepto que debe adquirirse para llevar a cabo los procesos de

manufactura que no puedan realizarse en las prensas con que actualmente cuenta la planta

tomando en cuenta los porcentajes autorizados por 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 las

herramientas y equipo auxiliar ya que aun cuando la vida de las herramientas y el equipo

auxiliar sea mayor de un año por motivos de obsolencia sea limitada a un año.

Siguiendo el procedimiento antes mencionado se tiene la siguiente EJEMPLO:



MATERIAL DE ALUMINIO

ANCHO DEL FLEJE: 12.60 cm

1.- DETERMINACION DE COSTOS POR

CONCEPTO DE MANUFACTURA

2.- DETERMINACION DE LA MANO DE

OBRA

COSTO DE MATERIA

PRIMA X UNIDAD $ 0.85 COSTO DE LA PIEZA $ 6.00

COSTO MATERIA

PRIMA ANUAL $ 306,000.00

COSTO ANUAL X MANO DE

OBRA $100,000.00

Producción diaria

1,000pzas

COSTO UNITARIO X MANO

DE OBRA $5,000.00

3.- DETERMINACION DE GASTOS

INDIRECTOS 4.- DEPRECIACION DE MAQUINARIA

EQUIVALENTE AL

300%DEL COSTO DE

MANO DE OBRA

$ 300,000.00 PRENSAS MECANICAS 5%

ANUAL 25,000

PRENSAS AUTOMATICA DE

ALTA VELOCIDAD 7%

ANUAL

60,000

5.- HERRAMIENTAS Y EQUIPOS

AUXILIARES

COSTO DE

HERRAMENTAL

ANUAL

$ 21,400.00



3.2.- COMPARACION DE GASTOS DE TROQUELES PARA

FABRICACION DE LA TAPA SUPERIOR Y

LATERAL.

1. TAPA LATERAL COSTO TROQUEL

SIMPLE

COSTO TROQUEL

PROGRESIVO

TROQUEL CORTADOR

PLANTILLA 6,000 _

TROQUEL FORMADOR 5,500 _

TROQUEL PUNZONADOR

1er PASO 2000 _

TROQUEL PUNZONADOR

2do PASO 2000 _

TROQUEL DOBLADOR 4000 _

ADITAMIENTO DE

INSPECCION 1500 1,500.00

TROQUEL PROGRESIVO _ 20,000.00

TOTAL PESOS $17,000.00 $21,500.00

RESULTADO TAPA LATERAL

DIFERENCIA DE COSTOS

=COSTO TROQUEL PROGRESIVO – COSTO TROQUEL

SIMPLE

=$17,000-$21,500

=$4,500

2. TAPA SUPERIOR COSTO TROQUEL

SIMPLE

COSTO TROQUEL

PROGRESIVO

TROQUEL CORTADOR

PLANTILLA 6,000 _

TROQUEL PUNZONADOR

Y CORTADOR 5,500

TROQUEL FORMADOR 2000 _

TROQUEL PUNZONADOR

1er PASO 2000 _

TROQUEL PUNZONADOR

2do PASO 4000 _

ADITAMIENTO DE

INSPECCION 1500 1,500.00

TROQUEL PROGRESIVO _ 20,000.00

TOTAL PESOS $17,000.00 $21,500.00



RESULTADO TAPA SUPERIOR

DIFERENCIA DE COSTOS

=COSTO TROQUEL PROGRESIVO – COSTO TROQUEL

SIMPLE

=$17,000-$21,500

=$4,500

3.3.- ESTUDIO COMPARATIVO DE TROQUELES SIMPLES Y

TROQUEL PROGRESIVO PARA LA FABRICACION

DE LA TAPA LATERAL Y LA TAPA SUPERIOR.

CONCEPTO TAPA LATERAL TAPA SUPERIOR

1. COSTO MATERIA

PRIMA

PRENSA

MECÁNICA

PRENSA

AUTOMATICA

PRENSA

MECÁNICA

PRENSA

AUTOMÁTICA

PESO LAM. DE

ALUMINIO 0.914X1.829M

Kg

7.144 7.144 14.288 14.288

# DE PIEZAS/LAM DE

ALUMINIO 722 722 406 406

COSTO Kg DE LAM DE

ALUMINIO 20 20 20 20

COSTO MAT. PRIMA/

PZA. 0.2 0.2 0.2 0.2

COSSTO MAT. PRIMA/

UN MILLON DE PIEZAS 200,000 200,000 200,000 200,000

CALCULO M.O. (EN PESOS)

COSTO ESTIMADO/MIN 0.45 0.45 0.45 0.45

TIEMPO EST./ PZA. MIN. 0.9 1.2 0.9 1.2

COSTO UNITARIO/MIN. 0.156 0.062 0.14 0.078

COSTO UNITARIO/PZA. 0.14 0.7 0.14 0.094

COSTO ANUAL MANO

DE OBRA 140,000 70,000 140,000 94,000

GASTOS INDIRECTOS

MANO DE OBRA ANUAL 420,000 210,000 420,000 282,000

DEPRECIACION DE MAQUINARIA

DEPRECIACION A 10

AÑOS 25,000 60,000 25,000 60,000

HERRAMIENTAS Y EQUIPO

COSTO HERRAMIENTAS 27,500 58,300 34,500 100,000

COSTO EQUIPO AUX. 8,200 8,000 5,950 8,200



3.4.- ANÁLISIS FINAL Y FACTORES A TOMAR EN CUENTA

CONCEPTO TAPA LATERAL TAPA SUPERIOR

PRENSA MECÁNICA PRENSA AUTOMATICA PRENSA MECÁNICA PRENSA

AUTOMATICA

1. COSTO MATERIA

PRIMA 200,000 200,000 200,000 200,000

2. MANO DE OBRA 140,000 70,000 140,000 94,000

3. GASTOS INDIRECTOS 420,000 210,000 420,000 282,000

4. DEPRECIACION 25,000 60,000 25,000 60,000

5. HERRAMIENTA Y

EQUIPO 35,700 66,300 40,450 108,200

TOTAL EN PESOS ($) 820,700 606,300 825,450 744,200

PRENSA MECÁNICA 820,700 PRENSA MECÁNICA 825,450

PRENSA AUTOMATICA 606,300 PRENSA AUTOMATICA 744,200

DIFERENCIA EN $ 214,400 DIFERENCIA EN $ 81,250

De acuerdo con lo anterior se tiene que si es conveniente la construcción del troquel progresivo así

como la fabricación de la tapa lateral y superior en la prensa de alta velocidad, obteniéndose un ahorro

de $ 214,400 y $ 81,250 respectivamente. Además, se obtendrán ahorros en el manejo de materiales,

que no son estimados en este estudio económico. También se deduce que los troqueles progresivos son

ideales para volúmenes grandes de producción

En este caso el estudio de que tipo de prensa utilizar para este trabajo estará afectando el numero de

personal que se requiere para manejarla y la cantidad de producción que se obtendrá con respecto al

tiempo lo que la hace mas factible en cuanto al precio total.

Otro punto muy importante a tomar en cuenta en este caso es la depreciación del equipo en este caso la

prensa ya que como se pudo notar en el estudio que se hizo la prensa automática se deprecia

constantemente y eso hace que nuestra producción y ganancia disminuya además de que su equipo y

herramental es mas costoso.



CAPITULO 4

DISEÑO DEL PROYECTO

4.1.- INTRODUCCIÓN.

4.2.- PIEZA A TROQUELAR

4.3.- CALCULOS



4.1.- INTRODUCCIÓN.

Las funciones de nuestro producto será claro, protección al usuario y estética

para un hogar a muchos usuarios les gusta todavía la estética tipo convencional, por

lo tanto se decidió que se haría una placa para apagadores de aluminio con las

debidas normas que podremos analizar más adelante conforme vallamos elaborando

el proyecto, como bien sabemos nuestro producto tendrá que estar debidamente

normalizado para que pueda salir al mercado con los requisitos que pide nuestro

cliente.

Como ya vimos cuales son los antecedentes que tenemos ahora no nos queda

más que empezar con el diseño del que va ser nuestro troquel.

Primeramente obtendremos las medidas de nuestra pieza a troquelar (pieza

general), para así poder empezar el cálculo de lo que será nuestro punzón y matriz y

así poder hacer el diseño exacto.

Ahora primeramente obtendremos las medidas de nuestra pieza a troquelar (pieza

general), para así poder empezar el cálculo de lo que será nuestro punzón y matriz y

así 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:

PL119-1U

Tipo: 1 unidad

Materiales: Aluminio pintado con una capa de

PVC

Características: Dimensiones normalizadas con acabado 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.

mmmmmmmmCBCBFLEJEDELANCHO

mmCPPASO

mmCC

mmCC

mmmm

mmB

eC

mmmm

mmB

eC

72.12186.111886.1´´´

28.783828.23838´´´38

28.2´´´

86.1´´´

86.1100

7610.1

100´

28.2100

11810.1

100

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)

ala

piezas

ala

piezas

mm

mm

mm

mm

min278

min50.278

72.121

2440

28.78

910

CKePK **



TABLA 1 FUERZA DE CORTE

RESISTENCIA AL CORTE Y A LA TRACCION DE ALGUNOS METALES

RESISTENCIA AL

CIZALLADO (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

mmDP

mmPP

R

C

EXT

112382)18(2

56.124)(

388)76(2492182512



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 el

círculo.

PARA CIRCULOS:

0.002”=0.05mm

PARA RECTOS:

0.001”=0.025mm

C =

DIMENSIONES DE LA MATRIZ.

mmoncompensacid

oncompensaciPerimetrod

mmoncompensacid

oncompensaciPerimetrod

mmoncompensacid

oncompensaciDiametod

ext

ext

R

R

C

c

025.388025.0388388

025.112025.0112112

05.805.088

21023.3)17(2

10.1

2

Xe

mmXD

mmXD

mmXD

dCD

EXT

R

C

089.388025.388)1023.3(2

0896.112025.112)1023.3(2

11.805.8)1023.3(2

2

3

3

3



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 0.35e

b) chapas semiduras 0.40e

c) chapas duras 0.45e



LAMINA.PARA UNA 0.4K

mm2.581.10)*(0.4 2.5 R

mm74.1058.102.75-68.220.3L

2.58)*(2.5)*(1.10-0.2)*1.10-(682.5)-0.2-(3mm*(2) L

doblar de antes longitud L

ANCHO ANTES DE DOBLAR LA PLACA.

LAMINAPARA UNA 0.4K

2.58mm0.2)*(0.4 2.5 R

71.1158.102.75-109.70.66L

2.58)*(2.5)*(1.10-0.2)*1.10-(1102.5)-0.2-(3mm*(2) L

doblar de antes longitud L

mm

NOTA: esto implica que para poder doblar la pieza de la figura anterior, y obtener las

dimensiones anotadas, se debe partir de una lámina de 74 mm y 116 mm de ancho y

de la longitud lo que corresponde en los cálculos posteriores

FUERZA DEL DOBLADO.

CALCULO DEL CENTRO DE PRESION.

NOTA: EN ESTE CASO COMO NUESTRA FIGURA ES SIMETRICA NO HICIMOS EL CALCULO

DEL CENTRO DE PRESION SOLO TOMAMOS LOS DATOS QUE ARROJO NUESTRO DIBUJO

EN AUTOCAD.

KgFdu

mmmmmmKgbeFdu

KgKgFdu

osutituyend

KgFdv

l

beFdv

el

FdvFu

81.1272

3

)10.1)(71.115)(/30(

3

6.269,181.634*2

:

813.63410.1*8

10.1*71.115*30*33.1

30Kg/mm ;33.1

8

2

2

2

22



CAPITULO 5

DESARROLLO DEL PROYECTO.

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

Tonelaje

nominal

Golpes por

min

Longitud de

carrera (en

plg)

Inferior de la

carrera (en plg) Área de la bancada

Inclinables (con engranaje) 25 - 200 55 - 32 122

12

4

330

2

16 10x6

4

3 - 58x34

De montantes

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

Doble efecto 1200

2000

150

250 14 - 8

32

42

14

21

54

64

46

56 36x42 - 288x108

Mecanismo por la parte inferior

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

Doble efecto 700

1600

300

500 15 - 10

32

42

16

20

76

86

54

64 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 para

una mayor conveniencia en la fabricación de matrices y en la aplicación de los accesorios y aditamentos de

las mismas, los directores de las industrias de la fabricación de prensas y del troquelado han establecido

especificaciones básicas arbitrarias para varios tipos de prensas.

TIPOS DE TORNILLERIA A UTILIZARSE.

Tornillo Allen c/ avellanada

UNC 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.

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

CONCLUSIONES.

Planteamos las distintas formas de construir el troquel para las placas de

apagador. Superar lo que hace una empresa líder en la fabricación de placas de

apagador 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 de

material (el fleje) es una disposición normal (arreglo de la posición en la tira de

material). Con la realización de este proyecto pudimos observar que se aplico en

gran parte lo visto durante la carrera de Ingeniería Mecánica.


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

BIBLIOGRAFÍA.

TITULO: Estampado en frio de la chapa

Autor: Mario Rossi

Novena Edición Reimpresión 1979

Editorial Dossat S.A. 1979

TÍTULO: Troquelado y estampación con aplicación al punzonado, doblado, embutición

y 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.


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