Matriz de Corte

8/13/2019 Matriz de Corte

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INDICE

PRESENTACIÓNOBJETIVOS 1

MATRIZ DE CORTE1.-. ESPIGA 32.- PLACA SUPERIOR 53.- PLACA DE CHOQUE 64.- PLACA PORTA PUNZON 75.- PLACA GUIA 86.- PRENSA CHAPA 97.- GUIAS LATERALES 108.- PLACA MATRIZ 119.- PLACA BASE 14

10.- PUNZONES 1711.- PILOTOS CENTRADORES 2112.- PASADORES 24

13.- PASO 3314.- TOPES 3415.- CUCHILLAS DE AVANCE 36

BIBLIOGRAFÍA



PRESENTACION

Se pone en sus manos el presente Manual “MATRIZ DE CORTE” para mantener envigencia el principio de innovación y diversificación permanente.

Concientes que contribuiremos con el presente a la divulgación de información técnicamuy valiosa a la pequeña empresa metal mecánica y con el permanente compromiso deseguir en la búsqueda de nuevas experiencias en el terreno practico; seguiremosteniendo un puente con sus pequeñas industrias; toda vez que cuando más se avanza enel conocimiento especifico de una materia tan compleja y emocionante como son lasmatrices de corte, más se encuentra de novedoso e importante.Por ultimo, la eficiencia del presente manual estará en relación directa del interés de

ustedes.



Coquizar un prediseño de una matriz de corte.

Reconocer y dibujar según normas, las partes de una matriz de corte. Saber utilizar las tablas para la construcción de matrices de corte. Realizar los cálculos elementales para hallar juegos entre punzones y matrices,

como los esfuerzos de corte necesarios. Localizar el centro de gravedad. Localizar y disponer la pieza en la tira. Calcular el porcentaje de aprovechamiento y número de tiras por chapa.



MATRIZ DE CORTE

DEFINICIÓNEs en conjunto de piezas que relacionadas y adaptadas a las prensas y balancinesejecutan las operaciones en chapas para la producción de piezas en serie (figura 1)

El producto obtenido en la matriz se denomina pieza, y las sobras de la tira, retal(Figura 2 y 3)



NOMENCLATURA

1- Alojamiento de espiga 5- Conjunto superior2- Mandril 6- Bridas3- Conjunto inferior 7- Mesa4- Cabezal

Fig. 4



TIPOS:

CILÍNDRICASSe adaptan mediante el uso de casquillos cortados a diversos cabezales (figura 6)Tiene el inconveniente de no ofrecer una buena fijación.CILÍNDRICA CON REBAJE CÓNICOPara cabezales con alojamientos de espigas normalizadas. Tiene la ventaja de permitiruna buena fijación (figura 7 y 8)

OBSERVACIÓN:

La parte cónica de la espiga tiene dos funciones:

Al apretar el tornillo, la presión ejercida en esta parte levanta la espiga forzando elapoyo de la placa superior en el cabezal de la prensa.

b b f d l ill l ó i d l i ll

Fig. 6

Fig. 7 Fig. 8



OBSERVACIÓN

La r anura “G” de la figura 10 se hace para poder fijar la espiga a la placa superior pormedio de una llave de espiga

TABLA Nº 1: DIMENCIONES DE LA ESPIGA

Capacidadde la prensa

D A B C r D1

Métrica fina

E F G

10 tf/ cm2

20 tf/ cm2

25 13 23 13 3 14 x 1,5

18 x 1,5

20 2,5 5

30 tf / cm 2 38 19 34 19 4 27 x 1,5 30 4 82

Fig. 10



b) Las matrices de corte guiadas por columnas son más favorables en lo que se refiere asu capacidad de producción y durabilidad, está representada en la figura 12

Fig. 12



PLACA DE CHOQUE EN PARTES. Se usa cuando la matriz es grande y puededeformar con el tratamiento térmico. (Figura 14)

DISCOS POSTIZOS: Se usan cuando la placa superior es grande, también se usa paraobtener economía de material (figura 15)

Fig. 14

PLACA SUPERIOR

PLACA PORTA-PUNZÓN

DISCO DE ACERO EMBUTIDO



Los alojamientos para colocar los punzones pueden ser mecanizados o realizadosmanualmente.

AJUSTESCuando la matriz se destina a trabajar en prensas automáticas, el ajuste de la placa

porta-punzones debe ser H 7 r 6En prensas excéntricas, corresponde un ajuste H7 g6.

OBSERVACIÓNPara proyectar una placa porta-punzones se debe tener en cuenta:

a) Espesor adecuado para sostener los punzones

b) Suficiente penetración de los tornillos para soportar el esfuerzo de separación de los punzones.

5.-PLACA GUÍA

Es una placa de acero 1020 a 1030 que tiene por función guiar los punzones ycentradores a las cavidades de la matriz.El espesor de la guía varía según el tamaño de la matriz, la carrera y función de los

punzones.Los punzones deberán recibir en la guía un ajuste deslizante H7 g6En caso de gran producción de piezas, podemos estudiar la debilidad de colocar postizoso bujes de acero templado en las guías, evitando así el desgaste prematuro ( figura 17)



TIPOS:FIJA

Se monta en el conjunto inferior por medio de tornillos y pasadores (figura 18).

6.-PRENSA CHAPA

Se monta en el conjunto superior guiada por columnas cuando existe el peligro dedeformar la tira en el momento que los punzones realizan la operación en ésta. Sumovimiento es regulado por medio de tornillos limitadores y con muelles para quefuncione como expulsor del retal.

Fig. 18



7.- GUIAS LATERALES

Son dos piezas de acero de 1040 a 1060 que se colocan en los laterales de las placasmatrices. Pueden ser templadas y revenidas. Su función es guiar la tira del material acortar (figura 20)

DIMENSIONESEl espesor de las guías será 3 a 4 veces mayor que el de la tira a cortar.

Fig. 20



8.- PLACA MATRIZ

Es una pieza de acero indeformable, templada, revenida y rectificada, provista decavidades que tienen la misma forma de los punzones y cuya función es reproducir

piezas por la acción de los mismos.TIPOS:ENTERIZASCuando son construidas de una sola pieza (figura 22)



COMPUESTASEste tipo se hace para facilitar la construcción y reparación de la placa matriz.

Se clasifican en:

a) Con piezas postizas ( figura 28 y 29 )

Fig. 26 Fig. 27



Con sección de corte paralelaEs el tipo más usado, en este caso la cavidad t iene una parte paralela llamada sección decorte, que tiene 2 a 3 veces el espesor de la chapa a cortar. A partir de la sección decorte se da una inclinación de 1 a 3 grados (figura 32)

Fig. 31

Fig. 32



Los agujeros cilíndricos de pequeño diámetro la sección de corte es ligeramente cónica para disminuir el esfuerza del punzón y facilitar la salida del desperdicio. Esta conicidad

se obtiene por medio de un escariador cónico (figura 35)

E = Espesor del materialS = Salida Cónica

Fig. 35



SEMIEMBUTIDA Este sistema tiene la ventaja de reforzar lateralmente la placa matriz y permite reducir la

superficie de espesor de la misma (figura 37)

EMBUTIDACuando la placa matriz es sometida a grandes esfuerzos laterales o por su construcción

presenta peligros de rotura. (Figura 38)

Fig. 37



CON COLUMNAS

La que se usa en matrices de alta producción y se construyen con columnas guías condimensiones normalizadas (figura 40)

SISTEMAS DE FIJACIONPara fijar las placas base a la mesa de la prensa se hace de dos formas:Por medio de tornillos, directamente a la placa (figura 41)

Fig. 40



TABLA Nº 2

PLACA BASE UNIVERSAL

(DIMENSIONES)

Fig. 43



CON POSTIZOS Cuando presentan partes débiles que están sometidas a grandes esfuerzos (figuras 45 y46 )

Fig. 44

Fig. 45 Fig. 46



SISTEMAS DE FIJACIÓN

SIMPLESCuando la espiga y el punzó forman una sola pieza (figuras 49 y 50)

CON CABEZA REMACHADA

S e fija directamente a la placa porta-punzón o por medio de un buje (figuras 51 y 52)

Fig. 49 Fig. 50



CON CABEZA MECANIZADA: (figuras 53 y 54)

OBSERVACIÓN

Fig. 53 Fig. 53



Cuando los punzones son de poco espesor, se fijan por medio de fijadores perpendiculares a la posición de éstos y el conjunto se embute en la placa porta-punzón

(figura 56)

Cuando el punzón tiene una base de apoyo suficiente, puede fijarse a la placa porta- punzón por medio de tornillos y como mínimo dos pasadores (figura 57)

Fig. 56



Pilotos fijos en el punzón con espiga roscada (figura60)

Fig. 58 Fig. 59



Pilotos fijos a la placa porta-punzón con cabeza remachada (figura 62)

Se emplea cuando la pieza a fabricar no tiene agujeros. Los pilotos se deben colocarlateralmente sobre la parte no cortada de la tira (figura 63)

Fig. 62



12.-PASADORES

Son piezas cilíndricas generalmente construidas de acero plata, templadas y revenidas.Su función es posicionar las placas de un conjunto, o piezas entre sí (figura 65)

Su ajuste a las diversas placas debe ser H7 j6 (figura 66)

Fig. 65



Según la necesidad, el alojamiento de los pasadores se efectúa en diversas formas.

PASANTECuando las piezas a posicionar permiten el taladrado total (figura 68)

NO PASANTESe emplea generalmente en la fijación de punzones ( figura 69 )

Fig. 68



TABLA Nº 3 :PRÁCTICA PARA USO DE LOS PASADORES

L/D 4 6 8 10 12 14 16 20

40

50

60

7080

90

100

110

120130

140

150

160

L O

N G I T U D

D E L P A S A D O R

( L )



PROCESO DE CORTE

a) Al descender el punzón, presionala tira contra la placa matriz y em- puja la parte a cortar dentro de lacavidad de la misma; se producendeformaciones en las dos caras dela tira a cortar y se inician grietas derotura ( figura 75)

b).Para que la pieza obtenida no pre-sente rebabas, es necesario que el

juego entre punzón y placa matriz

sea el adecuado ( figura 76 )

c).La presión que continúa ejerciendo

Fig. 75

Fig. 76



MEDIDAS DE CONTORNOSCuando necesitamos obtener contratos exteriores, la placa matriz lleva la medida exacta

de la pieza y el juego se le resta al punzón.En el caso de contorno interior, el punzón lleva la medida exacta y el juego se le suma ala placa matriz.

CÁLCULOPara determinar las medidas correspondientes de punzón y placa matriz podemos aplicarlas fórmulas siguientes:

Para acero suave y latón 20

e

J

Para acero semiduro16

e J

Para acero duro16e J

J = Juego en mm; e = Espesor de la chapa en mm



EJEMPLOS

1.- Para materiales no ferrosos, dúctilesy de poca resistencia a la tracción, la parte opaca tiene 1/3 del espesor (ver figura)

2.- En materiales ferrosos que no ofrecengran resistencia a la tracción, la

parte opaca tiene la mitad del espesor(ver figura )

3.- Para materiales ferrosos que ofrecenmayor resistencia a la tracción la

parte opaca tiene 2/3 del espesor(ver figura)



TABLA Nº 4: PRÁCTICA PARA DETERMINAR EL JUEGO ENTRE PUNZÓNY PLACA MATRIZ

Espesorde lachapa enmm

Juego “J”

Aceroblando

Latón Chapa alsilicio

Cobre Aluminio AluminioDuro

0,25 0,015 0,01 0,015 0,015 0,008 0,02

0,5 0,03 0,02 0,03 0,03 0,01 0,040,75 0,04 0,03 0,04 0,04 0,015 0,06

1,0 0,05 0,04 0,05 0,05 0,02 0,08

1,25 0,06 0,5 0,6 0,06 0,03 0,1

1,5 0,075 0,06 0,075 0,075 0,04 0,12

1,75 0,09 0,O7 0,09 0,09 0,05 0,14

2,0 0,105 0,08 0,105 0,105 0,06 0,16

2,5 0,13 0,11 0,13 0,13 0,08 0,19

3,0 0,18 0,14 0,16 0,16 0,1 0,22

3,5 0,25 0,18 0,22

4,0 0,325 0,21 0,28



La resistencia del material a cortar es de 32 kg./ mm2 y el espesor de la chapa tiene 1mm

CÁLCULO 1010

20/200.3

20200.332*1*100

10**

2mmkgf Ec

Ec

Rce P Ec

30

100 P

Cuando calculamos el esfuerzo de corte con dos o más punzones en la misma matriz, sehace con la suma de los perímetros.

2.- Calcular el esfuerzo de corte para obtener la pieza de la figura que se muestra acontinuación.

Donde la Rc = 32 kgf / mm2 y el espesor es de 1 mm

CÁLCULO

Ec = P. e . Rc 10



Esta forma de construcción no se recomienda para cortar material de poco espesor porque las piezas a obtener sufren deformaciones, por lo tanto se usa en material de

considerable espesor.También se puede reducir el esfuerzo de corte, construyendo los punzones de modo quetrabajen en forma escalonada.La efectividad de este sistema es que dicho esfuerzo se produce parcialmente sobre elmaterial a cortar (figura 80)

OBSERVACIÓNFig. 80



13.-PASO

Se denomina paso de una matriz al avance necesario que hace la tira para efectuar unnuevo corte.Se determina el paso, sumando el largo de la pieza a cortar, tomada en sentidolongitudinal de la tira con la distancia mínima entre dos piezas (figura 81 y 82)

NOMENCLATURA

e = Espesor del material

1 = Largo de la piezaA = Separación entre las piezasB = Desperdicio lateralP = PasoEJEMPLO I

e = 2 mm1 = 18 mmA = 2 mmB = 3 mm

P = 1 + A = 18 + 2 = 20 mm

EJEMPLO II

Fig. 81



SISTEMA DE AVANCE

Son dispositivos de retención colocados en la matriz para posicionar la tira y obteneruniformizar en las piezas. Se relacionan directamente con la economía del material.

14.-TOPES

TIPOS:Topes Fijos.- Son los que se colocan en el conjunto inferior de la matriz, se utilizan

para baja producción y se clasifican en:

a) Los que permiten avanzar la tira,dando posición a ésta al encontrar-

se con el corte anterior ( figura 83)

Fig. 83



Tope de balancín.- Consiste en un tope basculante y es accionado por el movimientode la prensa. Este sistema permite obtener mayor producción que el anterior, se utiliza

generalmente en matrices en las cuales la alimentación de la tira se hace en formaautomática (figura 86)

FUNCIONAMIENTO:

a).- Al empujar la tira contra el tope, éste se apoya en la cara anterior de su cavidad.b).- Al descender el punzón, después de sujetar la tira, obliga al tope “A “a levantarse

por medio del pulsador “ P “ c).- Efectuado el corte, el tope “A “vuelve a su posición por la acción del resorte y se

apoya sobre la tira.

Fig. 86



15.-CUCHILLAS DE AVANCE

Son punzones cuyo ancho equivales al paso de la matriz. Es usado en matrices de precisión para obtener rapidez el trabajo y hace un corte lateral igual al paso. Se puede presentar en dos formas:

Simples (figura 89)

Fig. 89



OBSERVACIÓNPara evitar el desgaste de la guía, causado por los golpes consecutivos de la tira y el

roce de la cuchilla de avance, se debe colocar un postizo de acero templado (figura 92)

TIPOS:

Perfil rectangular.- Es el de más fácil construcción, por lo tanto es más empleado.

DESVENTAJA:Tiene el inconveniente de sufrir desgaste en los cantos vivos dando origen a pequeñossalientes en la tira que impiden el normal deslizamiento de ésta (figura. 93)

Fig. 92



Perfil con ranura.-

En éste tipo de cuchilla los salientes formados en la tira no necesitan ser eliminados, pues no interfieren en el deslizamiento de ésta. Tiene la ventaja que no ofrece peligro(figura 95)

DISPOSICION DE LA PIEZA EN LA TIRAEs el estudio de un proyecto que tiene por finalidad obtener la posición de la pieza en latira. Teniendo en cuenta:

Fig. 95



DISPOSICIONES ESPECIALES

Fig. 98 Fig. 99

Fig. 100 Fig. 101



DESARROLLO:

1.- Para calcular el número de tiras por chapa.Primero se suma el largo de la pieza con los desperdicios laterales para determinar elancho de la tira.Ancho de la tira (Fig. 19) 30 + 1,5 + 1,5 = 33 mmAncho de la tira (Fig. 20) 20 + 1,5 + 1,5 = 23 mmLuego se divide el ancho de la chapa entre el ancho de la tira para sacar el número detiras por chapa

Número de tiras por chapa ( figura A ) tiras30

33

1000

Número de tiras por chapa ( figura B ) tiras4323

1000

Para determinar el número de piezas por tira dividimos el largo de ésta ( 2 m ) entre el paso.

Número de piezas por tira (figura A) piezas9521

2000

Número de piezas por tira (figura B) piezas6431

2000



CÁLCULOS

Porcentaje de aprovechamientoSegún figura 19 Según figura 20

Sp . N Sp . NPA = --------------x 100 PA = --------------x 100

S S

500 x 2850 500 x 2752PA = -----------------x 100 P A = ------------------x 100

2`000,000 2`000,000

5 x 285 5 x 2752= -------------------x 100 = -------------------x 100

2000 20,000

1,425 13,760= ------------x 100 = ----------------x 100

2000 20,000

= 0,7125 x 100 = 0,688 x 100= 71,25 % = 68,8 %



1.- Calcular el número de piezas por metro

de tiras según la figura.

FÓRMULA A D

N 1000

5.15

1000 N

64 N

2.- Determinar el ancho de la tira:

5.18

5.414

2

L

L

B D L

3.- Calcular el porcentaje de aprovechamiento

2

22

1000.185%40

1000*40100*18500

6.7385

4.11575,36.31425.1249(14.3100*18500

64*4.115

)(100**

S

LS

mmSp PA

r RSpS

N Sp PA

A=1.5 B=2.25



2.- Calcular el porcentaje de aprovechamiento.

2

2

31920

1000*92.31

100*

40.115

1282*64

mm

S

LS

mmSp

piezas N

DESARROLLO CON TRES PUNZONES

1.- Como en el caso anterior, calcular el ancho de la tira para obtener el triple de piezasque en el primer desarrollo, determinado el valor de “X “según la figura.

mm

X

h X

84.26

42.13*2

*2

mm

h

A D senh

42.13

5.15*866.0

)5.114(866.0

)(º60

%46

100*31920

2.14771

100*31920

128*4.115

100**

PA

S

N Sp PA



Comparando los tres resultados obtenidos puede concluirse que, utilizando una matrizque produzca el mayor número de piezas por golpe de la prensa se obtiene porcentajes

de aprovechamiento superiores.LOCALIZACION DE LA PIEZA EN LA ESPIGA

Es determinar correctamente la posición de la espiga para que no haya desequilibrio delconjunto superior de la matriz durante su movimiento, evitando así, esfuerzosirregulares sobre los punzones, principalmente cuando los conjuntos no son guiados porcolumnas.

La posición correcta de la espiga es el centro teórico de todos los esfuerzos efectuados por los punzones.Podemos determinar el centro teórico de los esfuerzos mediante un proceso gráfico o deun proceso analítico.

PROCESO GRÁFICO

Para determinar la posición de la espiga por el procesa gráfico, debemos operar de lasiguiente manera:

1.- Referir el dibujo de la matriz a dos ejes ortogonales OX Y OY (figura 102)2.- Trazar paralelas a OX Y OY pasando por el centro de los punzones

(Figura 103)3.- Construir un sistema de ejes auxiliar P1 P2 paralelo al sistema XOY –

(Figura 103 )



4.- Marcar en el eje O1 P1 a partir del punto O1, en escala, los diámetros de los punzonesen el mismo orden en que están presentados en la figura 1 sobre el eje OY.

5.- Marcar en el eje O1 P2, a partir del punto O1 a escala, los diámetros de los punzonesen el mismo orden en que están presentados en la figura 1, sobre el eje OX6.- Trazar la bisectriz del sistema de ejes P1 O1 P2.7.- Trazar una recta pasando por los puntos extremos 1 y 6 (figura 2) determinándose el

punto B sobre la bisectriz del sistema P1 O1 P2.8.- Trazar rectas pasando por el punto B y cada uno de los puntos 2, 3, 4, 5.

DETERMINACIÓN DE LA ABCISA (X)

9.- Tomar un punto cualquiera I sobre la paralela al eje OY, que pasa por el centro del punzón D1 y por éste punto trazar una paralela a ala dirección B6 de la figura 2.

10.- Trazar por el punto I una paralela a la dirección B5 que cortará ala paralela del ejeOY que pasa por el centro del punzón D2 en el punto II,

11.- Trazar por el punto II una paralela a la dirección B4, que cortará a la lámina decentro paralela ala eje OY del punzón D3, en el punto III.

12.- Trazar por el punto III una paralela a la dirección BO1 que cortará la dirección B6en el punto P1.

13.- Traer una paralela al eje OY, pasando por P1.

DETERMINACIÓN DE LA ORDENADA (Y)

14.- Tomar un punto cualquiera I sobre la paralela ala eje OX, que pasa por el centrodel punzón D2 y por éste punto trazar una paralela a la dirección B1 de la figura 2



EJEMPLO

D1 = 12 mm X1 = 10 mm Y1 = 40 mmD2 = 15 mm X2 = 56 mm Y2 = 30 mmD3 = 20 mm X3 = 25 mm Y3 = 25 mm

mm

y

mm

X

17.2647

1230

201512

25*2030*1540*12

06.3147

1460

201512

25*2056*1510*12

Por lo que la espiga estará ubicada a 31,06 mm, del eje OY

y a 26,17 mm del eje OX.



49

COMPOSICIÓNQUÍMICA

APLICACIONES

DUREZA

ORIGINAL

BRINELL

TEMPLAR

A ºC

DUREZA RC DESPUÉS DEL

REVENIDO ºC

100 200 300 400 500 600

C – 0.37%Si – 1.00%

Mn – 0.40%

Cr – 5.30%

Mo – 1.40%

V - 1.00%

Buena resisten

cia al desgaste y temperaturaelevada.

Recomendable en las matrices alcaliente para metales no ferrosos

175

210

1000

1050

Aceite

Aire

53 50 50 52 55 49

C – 0.55%

Si – 0.30%

Mn – 0.40%

Cr – 1.00%Mi – 3.00%

Mo – 0.30%

Acero con temple profundo, degran resistencia a la abrasión ,fatiga y extrema tenacidad después

del temple muy usado para cuñajecon impresiones profundas

200230

800

850

Aceite

59 58 53 49 46 41

C – 0.50%

Si – 0.15%

Mn – 0.25%

Cr – 1.30%

W – 2.50%

V – 0.20%

Buena tenacidad y dureza para punzones de alta capacidad detrabajo. Puede también sercementado sin perder suscualidades.

190

220

Aceite

880

925

Aceite

58 57 55 52 48 43



TABLA

PIEZAS DUREZA

ROCKWELL – C

P

U

N

Z

ON

A

D

O

De corte 60 – 62

Cuchilla de avance

Doladores 56 – 58

RepujadoresCorte y doblado 58 – 60

Corte y repujado

Placa matriz 60 – 62

Matrices con parte frágiles58 – 60

Centradores

Pasadores56 – 80

Topes



51

COMPOSICIÓNQUÍMICA

APLICACIONES

DUREZA

ORIGINAL

BRINELL

TEMPLAR A ºC

DUREZA RC DESPUÉS DEL

REVENIDO ºC

100 200 300 400 500 600

C – 2.05%

Si – 0.30%

Mn – 0.75%

Cr – 12.50%

W- 1.30%

Altamente indeformable indicado para

punzones y matrices que exigen grancapacidad de corte y resistencia aldesgaste. Bueno para corte de chapa alsilicio.

220

260

940

980

Aceite

Aire

66 64 60 59 57 48

C – 0.90%

Si – 0.30%

Mn – 1.20%

Cr – 0.50%

W – 0.50%

V – 0.10%

Es la calidad de acero más utilizado para temple en aceite, sindeformaciones. Es usado en laconstrucción de matrices, punzones,

pasadores.190

210

790

910

Aceite

63 61 56 50 43 -

C – 0.1.05%

Si – 0.20%

Mn – 0.30%

Extra tenaz duro, para punzones,matrices, cuños, aplicados en lasmatrices con grabados.

Aceptada alta dureza, con profundidadde 2 a 5 mm, dejando el núcleo tenaz. 160

180

770

800

Agua

66 63 55 47 - -

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