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inaao ación mica

Q ITES-Paraninfo

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Problemas resúeltos de, iscnologia de Fabricación

Se abordan en este capítulo la teoría y los ejercicios en forma de problemas y de preguntas de tipo test, relativos a la conformación por deft r-nación , y basados en los procesos de punzonado, plegado y embutición.

2.1. RESUMEN DE TEORÍA La conformación de piezas por deformación utiliza las propiedades plásticas de los materiales para obtener deformaciones pernmanentes. En determinadas operaciones, el material es llevado hasta el límite de cizalladura produciendo un recorte de silueta en la chapa, que da lugar a una pieza con contornos interiores y/o exteriores específicos. Entre las variadas operaciones que se realizan en el ámbito de la deformación destacaremos el punzonado, el plegado y la embutición. .

2.2. PUNZONADO Aplicación: realizar agujeros y contornos en chapas mediante punzones y matrices. Clasificación: • Manual ---- Mecánico: Simple Múltiple Automático ---4 erpo

no corle

t RmH—A nj-ín

u o pezón Agujero de corte

Agujero desde recorte

Figura 2.1. Punzonado a máquina. Punzón y matriz.

Figura 2.2. Aspecto del agujero punzonado.

Fuerza de punzonado Tensión de cizalladura: Puede aproximarse mediante su relación con la tensión de resistencia a la tracción:

Parí! chapas de acero suave: 20 daN/lnn'1'

Conformado por deformación plástica

47

Fuerza de punzonado: Siendo: Fuerza de cizallado Superficie cizallada Se obtiene: 1 Fuerza de cizal lado = z • superficie cizallada = 7

, - perímeIro • espesor

(2.1)

No debe confundirse la superficie cizallada con la superficie eliminada o separada.

Espesor máximo de corte en función del diámetro Los punzones suelen construirse de acero rápido o fundido y tratado, con una resistencia a la rotura por tracción de unos 200 daNJmm 2 . Se fija entonces una tensión de trabajo en compresión del orden de o! , 50 daN/mm 2 , teniendo en cuenta un coeficiente de seguridad sobre el límite elástico del punzón. Siendo r la resistencia a la cizalladura del material a punzonar, la fuerza máxima necesaria que el punzón debe realizar para un corte circular de la chapa será: ndeT

Fm.tx

La resistencia del punzón debe ser al menos: Resistencia p ,,,,,,,,

nd' 4

rrr

Si se igualan ambas expresiones: nd2

al, > rcdez

el diámetro del punzón deberá ser: d

4ei ---(7„

Reemplazando numéricamente los valores anteriores y considerando -c para la chapa de acero, un valor de 20 daN/mrn , resulta: d

de corte ,Si se supone que la fuerza es constante durante todo el punzonado, el trabajo de corte o de punzonado será el producto de la fuerza por la carrera de corte (en genera¡, el espesor de la chapa). A - = XFe

(2-2)

UI Recorte ..-. Figura 2.3. Punzonado múltiple escalonado.

C) ITES-Paraninfo

48

Problemas resueltos de Tecnología do Fabricación El factor X tiene en cuenta que la fuerza de corte no es constante a lo largo de toda la operación de conformado (cizallado, plegado, embutición, etc.). Varía entre 0,5 y 0,8, Para reducir la fuerza máxima, los punzones Se pueden hacer con el plano de corte en ángulo agudo o escalonados. Punzonado en máquinas de control numérico Permiten hacer hasta 200 agujeros/mm, con punzones de distintas formas. Una punzonadora de CN consta de los siguientes componentes: a) Mesa. Sobre ella se desliza la chapa. b) Carro portamordazas. Sujetan la chapa. Con movimiento longitudinal y transversa]. e) Bastidor. Estructura rígida de la máquina. d) Centro de punzonado. p ortaherramientas fijo montado sobre una torre circular giratoria. Unos cilindros neumáticos oprimen la chapa contra la mesa antes de la operación.

Figura 2.4.

Punzonadora de control numérico.

Matrices En las Figuras 2.5 y 2.6 se muestran ejemplos de matrices y punzones para punzonado.

Figura 2.5.

Punzones de forma y matrices simples.

._IH±Eii Figura 2.6. Matriz múltiple.

Matrices de corte y punzonado Para la extracción de .la chapa, se coloca un dispositivo en el punzón o bien ría la irlairiz.. En el primer caso, la placa pisa la chapa antes del punzonado y desnuda los punzones después de efectuarlo; en el segundo, la placa hace de placa guía (le punzones y de desnudador. © ITES-Paraninto

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Tomillo guía

1

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I:i ; j;

Bulón de centrado

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Extractor de uente.

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Guiías de Ea chapa Figura 2.7. Punzones con extractor y matriz con placa guía de punzones.

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— —D ®

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^] {>) ^ rrr!

nrf ^

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^ 1-unrones para ^ recortar la salida del material

retráctil Tope P rct
Fuerza de la prensa a 3 mm del punto muerto inferior - 50 t (comienzo de corte); por lo tanto, la solución será realizar el corte en dos operaciones: primero, el corte perimetral y luego, en otra operación posterior, referenciando las posiciones de los agujeros en los bordes de la pieza, los cuatro taladros simultáneamente.. Estos taladros tienen entre sí suficiente distancia (separación > 2 veces el espesor), por lo que pueden ser punzonados simultáneamente. Una posibilidad interesante, si el volumen de producción fuese suficiente para la amcirt.izacíón, sería un utillaje progresivo en el que la primera posición del útil (según avanza la chapa) tendría los punzones de los agujeros y éstos estarían adelantados (3 mm más de longitud) sobre el punzón de recorte de la forma exterior, correspondiente a la segunda posición. Por otra parte, sería interesante analizar la condición de que el borde tenga que ser punzonado. Esto obliga a partir de un desarrollo mayor. Si no fuera así, podrían utilizarse rectángulos de chapa del tamaño requerido y cortados en cizalla o bien un fleje de anchura justa la de la pieza, y en el útil progresivo se podría separar la pieza simplemente por corte por cizalladura sin consumo de material. Volviendo a nuestro caso concreto, la capacidad de trabajo de la prensa es suficiente; los esfuerzos de punzonado, rro serían simultáneos, sino sucesivos. En buena lógica, el punzonado de los agujeros, realizado entre los 6 y 3 ruin , sobre el punto muerto inferior, requiere. una Fuerza tan baja que, para una prensa que sumin.istra 65 t a 3 mm del P.M.I. (punto muerto inferior), no debe presenta r problema. En Iodos los casos, la prensa debe ser © ITES-Paraninfo

I!♦

Conformado por deformación plástica

119

capaz de suministrar una fuerza, como mínimo, de valor la mitad de su fuerza máxima para todos los puntos comprendidos entre las posiciones del cigüeñal correspondientes a 90 y 30°. El macho de recortar comienza a trabajar a 3 mm del punto muerto inferior, con lo que la prensa tiene fuerza suficiente Estasolución es la que presenta la máxima productividad, ► 2.22. Con una prensa hidráulica de doble efecto se desea embutir una pieza, empleando chapa de acero de 1 mm de espesor y de calidad de embutición normal, cuya sección de forma semiesférica se ve en la Figura 2.46. Se pregunta si esta prensa será capaz de embutir esta pieza, y en tal caso, cuántos estirados serán necesarios. dz

*[

\iiJ

1

Figura 2.46. Esquema de la pieza.

Las características de la prensa son las siguientes: • Fuerza máxima: 10} t. • Carrera: 500 m m. Las propiedades del material son: • 'Tensión de rotura: u,,, — 60 kg/mn. • Coeficiente de trabajo en la embutición: X = 0,7. • Diámetro d i = 360 mm. • Diámetro d 2 = 400 mm. :Ü ^i-

^rae

n,

os de lo.

RESOLuCIór De acuerdo con la tabla de corte a medida para diversas piezas de revolución embutidas, se utiliza la expresión siguiente: 2 (3602 + 4002)12 538 mm. D — (d i ' 4- d 7 ) Diámetro de corte a medida O también calculando por conservación del material, suponiendo el mantenimiento del espesor constante: 2 D = 538 mm 2p 18(} +- n - (2(x} 2 — 1$0^) = nR2 ; R -- 269 mm Debido a que los desarrollos teóricos simples para el cálculo de embutición de geometrías complejas no son habituales, la abordaremos inicialmente como si se tratara de un cilindro circunscrito. En esta situación tenemos, en una primera aproximación al problema:

pa .ti) al. ^r-

kto

lel

D 538

fla = d^ = 36() = = i ,5 Para materiales con poder de ernbutición normal, la relación de embutición máxima es: d ^^t^mwx :::, 2 --0, 00) 1( ) - : 2--_ ()0(}11 36 «) :_ 1,604

>er

© ITES-Paraninfo

120

Problemas resueltos de Tecnología de F- ábricación

Conlo fi podría embutir en una sola etapa. En la bibliografía especializada se rccon7ietrda, para el estirado de recipientes de esta geometría, realizar tres estirados. En el primer estirado, de forma cilíndrica, se alega muy próximo a la relación de embutición máxima, de forma que se utilizan fi l, entre 1,5 y 1,65. Un este caso sería 1,604, lo que significa embutir a diámetro 538/1,604 335 mm. Para este diámetro, la profundidad de embutición (despreciando los radios de acuerdo) es aquella que alcanza la superficie final que se quiere obtener (Figura 2.47).

3." ea»1>utición (final) Cakudo como orienls tivo

1 ." C71'1^')Lll]C1Lf11

Diámetro :5

Figura 2.47.

squema de la pieza.

El cálculo de la altura de embutición corresponde a la que llega a ser tangente con la semiesfera que se pretende obtener, para que en la operación final (tercer estirado) el material sea siempre re conformado por estirado. 1 Profundidad de ernbutición: h - (18(?' 1675"} ` 66 m m. Para estimar la fuerza necesaria, calcularnos el coeficiente n. Para chapas de embutición rrurrnal fin ---

ra 1

4},604

1

0,001

CI)

1 - 03.35

091

f'rr = 1,604 F

rTrcci^,n„r

0,91 - rc 335 . 1 -60 ==_ 57.434 kg

F(57.434 kg) Fuerza máxima de la prensa (100 t) Para la segunda operación, se realiza otra embutición cilíndrica utilizando relaciones de embutición /So que sean del orden de 1,20 a 1,35. Esta relación llevaría a un diámetro de la 2. 0 embutición de 335/1,33 =- 250 mm, Para esta operación, el coeficiente n es del mismo orden de la anterior y, sin embargo, el dd es más pequeño, por lo que, igual que en la última operación de conformado final, la fuerza alcanza valores más bajos. Por obra parte, la carrera de la prensa es en todas las operaciones superior al doble de altura de la pieza más el espesor de chapa, lo que permite embutir y luego extraer la pieza. Por lo tanto, la prensa será capaz de embutir esta pieza. © ITES-Paraninfo

ver

..

T

Conformado por deformación plástica

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! 2.23. Para fabricar piezas corno la de la figura, se dispone de las máquinas listadas más abajo. L)efina para los casos especificados: Proceso de fabricación Plazo teórico orientativo de entrega del trabajo (en días) y Coste de fabricación unitario y precio de oferta Datos: Prensa: Tipo: hidráulica. Capacidad: 15 E. Coste amortización: 5,5 €/h. Tiempo por carrera: 6 s. Tiempo improductivo por carrera: 5 s. i'iempo preparación de máquina: 1,2 h. Prensa: Tipo: mecánica_ Capacidad: 35 E. Coste amortización: 8,5 €/h. Tiempo por carrera: 1 s. Tiempo improductivo por carrera: no existe si trabaja en continuo con alimentación automática y 5 segundos trabajando golpe a golpe Tiempo preparación de máquina: 1,2 horas. Plegadora: Tipo: hidráulica. Capacidad: 25 t.. Coste amortización: / €/h. Tiempo por carrera: 12 s (descenso y retroceso). Tiempo improductivo por carrera: 8 s (colocación y retirada de la pieza). Tiempo preparación de máquina: 0,4 horas. Dobladora: Tipo: i anual. Capacidad: 0,8 1. Coste amortización: 0,3 €/h. Tiempo por doblado: 2 s. Tiempo improductivo por carrera: 12 s. Tiempo preparación de máquina: 0,05 h.

in

la

Cizalla: Capacidad: 7,5 t.. Coste amortización: 4 €/h. Tiempo por carrera: 5 s. Tiempo improductivo por carrera: 3 s. Tiempo preparación de máquina: 0,15 h. Material: Chapa de acero de 2,5 mm de espesor. Resistencia a la cizalladu a: 'r -- 35 kg/mm`'. Materia prima: 2 En chapa de 2.000 . 1.000 mm : Precio: 0,58 €/kg. O ITES-Paranínfo

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Problemas resueltos de

Tecnología de

Fabricación

-

- - -.-.-.-i-.-.--- -.-.

SU i

Lt

Io0

Figura 2.48. Esquema de la pieza. En fleje: 0,52 €/kg. Densidad acero: 8 kg/dm

t

(para cálculos).

Otros: Mano de obra: 18,5 €/h. Gastos generales: 12%. Beneficio: 14%,. Considerar que la cantidad total a fabricar es: Caso A: 40 piezas. Caso B: 4.000 piezas (en un solo lote). Caso C: 400.0(X) piezas (en 4 lotes anuales). RESOLUCIDN 1. CASO A Evidentemente, se trata de una cantidad despreciable, a la que naturalmente no se le da un tratamiento de fabricación típico, sino más bien un enfoque marginal, como si se tratara de unos prototipos o de un pequeño lote piloto de muestra. Material necesario 111 material no se consideraría como coste, pues se obtendría de algún recorte sobrante de anteriores fabricaciones, dada la pequeña cantidad necesaria. Proceso 1. Corte de tiras en cizalla de un trozo de chapa sobrante anterior. 2. Corte transversal de las tiras anteriores en cizalla (obteniendo un total de 45 o 50 piezas) para obtener un formato rectangular para cada pieza. 3. Trazado de los ejes del taladrado en un mármol, con un gramil y graneteado de. los ejes. 4. Taladrado de los dos agujeros a diámetro 8. 5. Retaladrado a diámetro 15. 6. Repaso de los agujeros con avellanador para la eliminación de retabas. 7. Plegado de las dos atas en dobladora en dos golpes. Tiempos de fabricación No entrarían dentro de los t.ic,mper,, controlados, sino que se dejaría esta fabricación (caso de no poder renunciar a ella) en manos de alguien de muy bajo coste horario (aprendiz, ayudante, becario, etc.), al que se le encargaría todo el trabajo. © ITES-Paraninfo

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Admitiendo un tiempo medio para cada una de las fases, y para todo el lote. de 2 o 2,5 horas, éste estaría terminado entre 14 y 18 horas. No habría necesidad de ningún medio específico y el plazo de entrega sería de 3 días.

Coste Al considerar un coste de 8 a 10 € por hora de trabajo, el importe total del pedido se establecería, sin más cálculos, alrededor de 150 € y su precio de venta en el orden de 200 € (5 €/pieza). Naturalmente, ni el proceso establecido ni el sistema de coste-plazo descrito responden a una verdadera fabricación, sino, como hemos dicho an tes, a un proceso artesanal. 2. CASO B En este caso se tr ata de una fabricación normal, con una cantidad a fabricar que entra totalmente den tro de las fabricaciones habituales. Material Despreciando el radio de plegado, la longitud de material necesario será: 1 = 150 mm -f 40 mm 190 mm Luego su medida de partida es 190 . 50 mm2. Si considerarnos que se utilizan chapas rectangulares de 1.00() • 2.000 mm 2 , el aprovecharniento de cortar en la longitud 2 .000 tiras de 190 mm de anchura y longitud 1.000, y éstas a su vez en rectángulos de 50 mm de longitud, obtiene 2.000/190 -= 10,52 tiras y, de cada una de éstas, 1.000/50 = 20 piezas; en total 10 . 20 200 piezas/chapa, mien tr as que cortando al revés se obtienen 2.000/50 = 40; 1.000/190 -= 5,26; total: 40 . 5 -- 200 piezas/chapa. En este caso es indistinto el orden del co rte y no se obtiene mejora al cambiar a la otra posible cota de corte. Desde un punto de vista de calidad mecánica, sería interesante cortar los rectángulos de forma que las líneas de doblado quedasen perpendiculares al sentido de laminación de la chapa. Para 4.000 piezas necesitamos 20 chapas, que es un a cantidad habitual. Chapa: 2 . 1 • 0,0025 nY - (8.000 kg/m- ; ) (0,58 €/kg)/200 piezas = 0,116 €/pieza Proceso 1. Corte en tiras (1 golpe para 20 piezas). 2. Co rte transversal de las tiras (t golpe por pieza). 3, Punzonado (en un útil estándar de diámetro 15 con un tope trasero y dos topes laterales, en dos golpes, haciendo tope atrás y en un lateral, y luego haciendo tope atrás y en el otro lateral) en la prensa mecánica, porque la hidráulica es muy lenta. 4. Plegar en plegadora, posicionando varias piezas (por ejemplo, .10) contra un tope trasero, y dando después un segundo golpe al haber recolocado las piezas para plegar la otra ala. Tiempos

... :..

o

...:.::...

1. Corte en tiras 2. Corte transversal 3. Punzonado 4. Plegado

..:.

.

f^H

't^' '.

5/60.20 5/60 2. 1/60 2 • 12/60 . 10

BCtdR`

3/60.20 3/60 2.5/60 2.8/60.10

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ACÍ^II[ i

0,15.60/4.000 0,15.60/4.000 1,2.60/4.000 0,4.60/4.000

minutos 0,0089166 0,1355833 0,2180 0,07266 (e) ITES-Paranínfo

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Problemas resueltos de Tecnología de Fabricación

Costes

0,00891.66.8,5/60 0,1355833.18,5/60 0,2180.18,5/60 0,07266. 18,5/60

0,0089166 0,1355833 0,2180 0,07266

1. Corte en tiras 2. Corte transversal 3. Punzonado 4. Plegado

0,0089166.4/60 0,1355833.4/60 0,2180.8,5/60 0,07266.7/60

-0,0018575 0,0508437 0,0981 0,03088

TOTAL MANO DE OBRA 4 AMORTIZACIÓN MAQUINARIA = 0,18168 €/pieza 0,116 €/pieza TOTAL MATERIALES No hay amortización de ningún utillaje especifico para la pieza. Coste total por pieza: 0,29768 €

Considerando las gastas generales y el beneficio industrial, se ofertaría: Precio de oferta 0,29768• 1,12 . 1,14 -- 0,38 € /pieza Plazo de entrega

Dado que se requieren máquinas independientes, en el caso de tener una alta urgencia, se podrían poner a trabajar todas las máquinas a la vez, y se vería que la que marca el ritmo de producción es la prensa, con un tiempo de 0,218 minutos. Por lo tanto, el tiempo teórico. sería 0,218 -4.000 = 872 minutos = 14,5 horas. Plazo a comprometer en caso de urgencia: 2 días.

3. CASO C Materiales

En este caso, y dada la alta cantidad a fabricar, se realizará un utillaje progresivo, que tiene un importe elevado, que estimamos en 9.400 €. Para este utillaje se necesitará un plazo de tres meses aproximadamente, a partir de los cuales se podrá comenzar la fabricación. Este plazo inicial no debe representar un problema ya que nadie necesita 100.000 piezas de un día para otro. El material a usar será fleje que permite la automatización de la alimentación, y el utillaje progresivo terminará la pieza completamente. Machos dobladores,.

Guías del fleje

I.— Punzón

Ou

La pieza cae terminada

distanciado,

M Avance del fleje _. -Macho separador 4`

=1 ;

Punzones para agujeros

_

1

I

V

6mn

Figura 2.49. Esquema de la distribución de punzones.

© ITES-Paraninfo

Conformado por deformación plástica

125

Estará constituido por dos punzones rectangulares iniciales que recortarán cada pieza y la dejarán unida a la anterior por una zona central para permitir el avance. Se mantiene corno anchura del fleje los 190 mri , aunque en este caso, y debido a los punzones distanciadores, el paso será de 50 + 6 mm. Material — 0,1900,056 . 0,00258.000 . 0,52 = 0,1106 €/pieza. Proceso Como ya hemos indicado, el proceso se resume en una única operación de prensa en un útil progresivo en la que por cada golpe de máquina cae terminada una pieza. Tiempos

1. útil progresivo

1/60

0

1,2.60/100.000

0,01738

Amortización máquina

Amortización utillaje

Total coste t...

0.01738 . 8,5/60

9.400/400.000

0,03132

Costes Operación 1. útil progresivo

mano de, obr de 0,01738. 18,560

TOTAL MANO DE OBRA + AMORT. MÁQ. + AMORT. UTILLAJE = 0,03132 €/pieza TOTAL MATERIALES 0,01106 €/pieza Coste total por pieza: 0,04238 €. Precio de oferta 0,04238 1,12 . 1,14 = 0,054 €lpieza Se puede observar el importante descenso del precio con la cantidad a fabricar y cómo la diferencia de precio amortiza rápidamente la inversión en utillaje (que es específico para esta pieza). Plazo de entrega A partir de la disponibilidad del utillaje la producción teórica es de 3.600 piezas/hora, lo que permite establecer en doble turno un ritmo aproximado de 50.000 piezas/día y, en consecuencia, un plazo de fabricación-entrega de dos días. Lógicamente, esta producción se realizará de acuerdo con la carga previamente existente en el taller, y las necesidades del comprador. ► 2.24. Un disco de chapa de acero extradulce debe embutirse para obtener un recipiente cilíndrico de diámetro interior 20 mm y profundidad 60 mm. 1. 2. 3.

¿Se puede fabricar la pieza en una sola operación de embutición? Razone la respuesta. Razone cuál es el número mínimo de operaciones que hay que realizar para poder fabricar la pieza Calcule las dimensiones de la pieza en cada operación de embutido. Suponga en cada operación que: -, 0,5 ± _.. t1 -,

0 5

(ji ITES-Paraninfo

,

126

Problemas resueltos de Tecnología de Fabricación

siendo d = Diámetro del macho. h — Altura de embutición. 4. 5.

Represente la transformación de una operación intermedia de embutido dibujando detalles de la prensa (matriz, punzón). Para la 1." operación de embutición, calcule cuál de estas prensas de doble efecto puede ser válida para material de espesor s = lniin y resistencia a tracción de 56 kg/mm'.

Prensa n." 1: Tipo; hidráulica. Fuerza máxima: 10 t. Carrera total de la máquina: 100 mm. Prensa n.° 2: Tipo: hidráulica. Fuerza máxima: 25 1.

Carrera total de la máquina: 15f) mm.

Prensa n." 3. Tipo: excentrica. Fuerza máxima: 20 t. Carrera total de la máquina: 40 mm. Capacidad de trabajo: 200 mkg.

RESolucióN 1.

Diámetro de corle a medida: 1') - {rl ` *. 4d - ht)' .' _-'- (2€}' H- 4

20 . 60)

72 mm 0

Relación de embutición de estirado único: -_:

fl u

U d

72

;-- --

3,6

20

(I)e acuerdo con el gráfico de la relación limite de enmbutición, es imposible realizarlo en un estirado para cualquier espesor y material.) 2.

Para realizar tu embutición por medio de estirados sucesivos:

Fin el primer estirado se, tornan valores de la relación de embutición entre 1,5 y l,t5. Siendo conservadores y tomando en este caso 1,5:

Primer estirado_ U

(1--. 1,.`r

ir f

;

d1

=

72 1S" 48nun

Siguientes estirados-,

A .m: 1,2 a 1,33 Se lotea, por ejr^anplo.

fi,

1-2y

_., d-,

()

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1,25

d,

1,25

:3 8 ,4 rnm

Conformado por deformación plástica

tia —

fi4

d2

r

- 1,25

;

38,4 d, = 1,2^ = 30,72 mm

1,25

;

d4

i

= 30,72

24,6 mm

1,25

d,

d4

d5

1,25

^.S = d, : 5

127

= 24,6 = 19,66 mm i-n 1,25

20 mm

Por tanto, el número mínimo de operaciones estimadas es S. Una posición de más riesgo y utilizando coeficientes ajustados en el límite, de J3 - 1,65 y los siguientes valores de f de 1,33 permitirían enfocar el proceso, de acuerdo con cálculos similares, en 1

sólo 4 etapas.

3. En el presente caso, y debido a la regla de ennbutición propuesta en la que están definidas las relaciones de h, /d i , se puede establecer: Dimensiones en primer estirado: h_'.. _,: X15

3dj

D2— d¡ F4d •h, =d¡±4-d,•d,•0,5= d + 2.d# i

d,

D

T

(3) 1 " d, = 72 mm ; d i = 41,6 mm ; h, -= 29$ mm

Dimensiones en segundo estirado: h •,

D2 —; 2 +

_., {) 5 -i (},5) =- 1

d

D z- (5) í72. d-,

d

4

.

d

•

h2

..

^. dz -f- 4 . d • d 2

. 2

1 = 5d^

7 21nn) ; d 2 = 32,2 mm ; h 2 - 32,2 mrn

Dimensiones en tercer estirado: De igual forma que en los pasos anteriores, se obtiene: h .._:

=5

d

r --. (7)'

:; = 72 amo

d3 :_... 27,2mm ; h =- 40,8 mm 2

d^ Dimensiones

en cuarto estirado:

o U = (9;)' r2 . d 4

72 mfa ; d 4 -= 24 mm ; h 4 -_= 48 mm

n Dimensiones en quinto estirado: hs

2,5 ; U --

r

(11)

d 5 - 72 mm ; ds =- 21,7 ^ uto

54 ,2 mm h —

dy l lrY]enSlOrltsS f:n `;eAtü C'tiía:lo:

1> _ (13

*2

-

d;,

::•

72 mm ;

d

,

20 mml ;

h

60 mm

() ITES-Paraninfo

128

Problemas resueltos de

4.

Tecnología de Fabricación

Un esquema de dos fases consecutivas en la embutición es el que verlos en la Figura 2.50.

¿Fv .i I

rtl F

J

j

re

,^n7

4

^Fn

(2)

(r)

Figura 2.50. Esquema de las fases de embutición. 5.

Cál.cul& de la fuerza de embutición: h =- 20,8 mm

d -- 4E, 6 mm I) 72

d 41,6 n-

---- —

:1,0 --- 0,001

-

0,76 (n - 0,79 considerando material de buena capacidad de embutición)

ti

P. _:. a'a'd•.5' tirar

5.575 kg

Trabajo: A

`

x

P

.

h

0,75 5.575

208

87 mkg (x: valor entre 0,5 y 0,8)

000

Prensa n.' il Válida por fuerza y c aixera; es la más recomendable porque es la de menores prestaciones dentro de las prensas válidas. Prensa n. ` 2: Válida por fuerza y carrera. Prensa n_" 39 Válida por fuerza y capacidad de trabajo, pero no válida por carrera puesto que se requiere al menos dos veces la altura de embutición. 2„ 5, In urt taller de embutición se dispone de una prensa hidráulica de doble efecto, carrera máxima 450 mm, que es capaz de desarrollar una fuerza máxima de 90 I y una potencia útil de 50 kW. En una deterrriinada producción se empleará fleje de acero de alta capacidad de embutición de 50 kg/m►n z de res:islencia a la tracción, con tina gama de espesores de 1, 2 y 3 mm, y anchura 50O mm. Se dispone de punzones de diárnet:ros nr€ríl[ipIo s {1e 10 timas para corlar el disco previo de ta embul:Kloncs, 1. Indique las dimnc iisiot ers; di e, la pieza eil퀀d.ric.a rir:' ro ixirna pr.>ffrndel €d clrsc es pr eiNc ob1ener mediarle emhr€ticidn con estirado único, considerando todas las lírraitaciones indicadas tanto del rnat vial como de In prensa y útiles dt, punzonado. 1?,3;plidue las Opciones elegidas. ITES-Paraninfo

L

129

Conformado por detorrr+ación plástica

2. 3.

Nota 1: Para este primer apartado, únicamente considere las limitaciones de la prensa para realizar la operación de embutición (no el punzonado previo del corte a medida). Nota 2: Como relación entre el diámetro del corte a medida (D), el diámetro del punzón (d) y la altura de embutición (h), para la embutición de piezas cilíndricas, utiliic la expresión simplificada indicada en la teoría: 1) =--- 1,1 - (d + h). Considerando que se fabrican piezas con la geometría calculada en el anterior apartado, mediante un útil combinado que realiza el punzonado del corte a medida y la embutición de una única pieza, a la vez, en la misma carrera de trabajo y en la misma posición. Compruebe que la prensa permite realizar el proceso de fabricación descrito (punzonado y embutición en un útil combinado obteniendo 1 pieza por golpe). . Calcule el coste total de fabricación unitario considerando los datos: • Producción total prevista: 360.[)00 piezas. • Lote de fabricación: 30.000 piezas. • Coste del utillaje: 6.000 €. • 'Tiempo de preparación de máquina por lote: i ,5 horas. • Precio del material: 0,72 €/kg. • Densidad del acero para cálculos de costo del material: 8. • Coste operativo del puesto de trabajo (amortización prensa y ruano de obra): 1.5 x:/17. • Cadencia de trahtijo de la prensa: 15 golpes/minuto. • Gastos generales de fabricación: 15%.

RESOLUCIÓN

1. La altura máxima de embutición se consigue partiendo de un corte a medida con el diámetro D máximo posible ( ,,ax) y con la relación de embutición máxima (fic, =" f rnx) Relación de embutición: b

D

2,15

ÍO

0,001

d

Luego al aumentar el espesor (disminuye des), aumenta ficr x y, por tanto, la altura de embutición. I'or tanto, debe partirse: de espesores y diámetros de corte a medida máximos. l.^i mitaciones del material: De acuerdo con al Expresión (2.7):

fi (

D d

•

.

2,15

0,001

d

d2

2 ,15 • d .._ 0,001

2,15 _..

l 0,001 /2, l5 -- 4 i) . 0,00 1

I ,:i altura de eínhutiririn viene (dada p01 t)

i,t h :.

-(el 1 lr)

1)

rl

i+;c. c 2)

1.1

(e) TES-Paraninfo

130

Probiernas resueltos de Tecnología de Fabricación

Limitaciones de la prensa: La altura de embutición máxima es igual a la .mitad de la carrera de la prensa: h < 225 mm. Ec. (3) Fuerza de embutición _ P. = r - n - d s • a 90.000 kg (fuerza excesiva)

El siguiente valor de corte a medida posible es D = 470 mm (múltiplos de l0 inm). Aplicando la ec. (1) se obtiene d ^ 226,6 mm. Aplicando la ec. (2) se obtiene h = 200,7 mm (menor que el límite 225 mm). Fuerza de embutición (ec. 3): D /10 --. 2,07 - n = 11,2

P, = 128.120 kg > 90.000 kg (fuerza excesiva)

Se observa que las embuticiones partiendo del fleje de espesor máximo (3 mm.) requieren fuerzas de embutición muy superiores al límite de la prensa empleada. Fleje de espesor 2 mm: El diámetro dei corte a medida máximo (anchura del fleje 500 mm) es: D„^ x 5(i0 - 4 . s = 492 mis

D

^” 490 (1) múltiplo de 10 rimi)

Aplicando la ec. (1) se obtiene d = 241,5 mm. Aplicando la cc. (2) se obtiene h = 204 mm (menor que el límite 225 mm). Fuerza de embutición (cc. 3): D

2,03 -^ n --- .t,2

P, -- 91.033 kg

90.000 kg (fuerza excesi V r)

El siguiente valor de corte a medida posible es D = 480 mm (múltiplos de 10 mm). Aplicando la ec. (1) se obtiene d = 236,2 mm. Aplicando la ec. (2) se obtiene h = 200,2 mm (menor que el límite 225 mm). Fuerza de ernbutición (ec. 3):

D

/fo ^ --- -. 2,03 d

n _- .1,2 , P, = 89.057 kg