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(Tutorial, Modelado de troquel 2015).

Modelado de troquel.

Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Azcapotzalco.

Ing. Roberto Enciso Peña. Ing. Paulo A. Gallegos Carrillo. Alumno de Servicio Social: Benjamín Medel Jiménez. Academia de Manufactura y Procesos. Laboratorio de CAD/CAM. (Borrador rev3.0) 2015.

CONTENIDO. CONTENIDO. .................................................................................................................................. 2 ÍNDICE DE IMÁGENES. ................................................................................................................... 3 ÍNDICE DE ECUACIONES. ............................................................................................................... 9 ÍNDICE DE TABLAS. ...................................................................................................................... 10 1.

RESUMEN............................................................................................................................. 11

2.

INTRODUCCIÓN. .................................................................................................................. 11 2.1.

HERRAMIENTA DE CORTE SIN GUÍA. ......................................................................... 12

2.2.

HERRAMIENTAS DE CORTE CON GUÍA. ..................................................................... 14

2.3.

HERRAMIENTA DE CORTE TOTAL. ............................................................................. 16

2.4.

HERRAMIENTAS PARA CORTE DE PRECISIÓN............................................................ 17

2.5.

SIMBOLOGÍA UTILIZADA. .......................................................................................... 18

3.

APROVECHAMIENTO DEL MATERIAL Y DISEÑO DEL FLEJE A TROQUELAR.......................... 22

4.

POSICIÓN DE LA ESPIGA DE SUJECIÓN. ............................................................................... 25

5.

FUERZA DE CORTE. .............................................................................................................. 27

6.

HOLGURAS. .......................................................................................................................... 30

7.

DIMENSIONADO; CONJUNTO DE LA MATRIZ Y EL PUNZÓN................................................ 35

8.

9.

7.1.

DIMENSIONADO DEL CONJUNTO DE LA MATRIZ. ..................................................... 35

7.2.

DIMENSIONADO DEL CONJUNTO DEL PUNZÓN....................................................... 38

ARCHIVOS MAESTROS. ........................................................................................................ 40 8.1.

ARCHIVO MAESTRO PUNZÓN. .................................................................................. 40

8.2.

ARCHIVO MAESTRO MATRIZ. .................................................................................... 41

TIRA DE MATERIAL............................................................................................................... 43

10. PORTA MATRIZ. ................................................................................................................... 48 10.1. MODELADO DE PORTA MATRIZ. ............................................................................... 50 11. MATRIZ DE CORTE. .............................................................................................................. 57 11.1. MODELADO DE MATRIZ DE CORTE. .......................................................................... 59 12. TOPE QUE LIMITA EL AVANCE. ............................................................................................ 66 12.1. MODELADO DE TOPE QUE LIMITA EL AVANCE. ........................................................ 67 13. GUÍAS DEL FLEJE. ................................................................................................................. 71 13.1. MODELADO DE GUÍAS DEL FLEJE. ............................................................................. 72 2|Página

14. EXTRACTOR GUÍA. ............................................................................................................... 76 14.1. MODELADO DE EXTRACTOR GUÍA. ........................................................................... 78 15. PUNZONES. .......................................................................................................................... 82 15.1. MODELADO DE PUNZÓN CIRCULAR. ......................................................................... 84 15.2. MODELADO PUNZÓN EN FORMA DE T. ................................................................... 85 16. BRIDA. .................................................................................................................................. 90 16.1. MODELADO DE BRIDA. .............................................................................................. 92 17. PLACA DE APOYO. ................................................................................................................ 98 17.1. MODELADO DE PLACA DE APOYO. .......................................................................... 101 18. PLACA PORTA PUNZONES.................................................................................................. 104 18.1. MODELADO DE PLACA PORTA PUNZONES.............................................................. 106 19. ESPIGA DE SUJECIÓN. ........................................................................................................ 110 19.1. MODELADO DE ESPIGA DE SUJECIÓN. .................................................................... 111 20. CREACIÓN DE ENSAMBLAJE. ............................................................................................. 115 21. CREACIÓN DE LA VISTA EXPLOSIONADA DEL TROQUEL. ................................................... 149 22. CORRECCIÓN DEL MODELADO DEL TROQUEL................................................................... 163 23. BIBLIOGRAFÍA. ................................................................................................................... 166

ÍNDICE DE IMÁGENES. Imagen 2.1. Herramienta cortante sin guía; (Robert, 1979). ...................................................... 13 Imagen 2.2. Punzón para herramientas cortantes sin guía; (Robert, 1979). .............................. 13 Imagen 2.3. Placa de sujeción; (Robert, 1979)............................................................................ 14 Imagen 2.4. Herramienta cortante progresiva con guías de placas; (Robert, 1979). ................. 15 Imagen 2.5. Herramientas cortantes con guía de columnas; (Robert, 1979). ............................ 15 Imagen 2.6. Herramientas de agujerear, con guía para columnas y placa elástica de guía; (Robert, 1979). ............................................................................................................................ 16 Imagen 2.7. Herramienta cortante total con guía de columnas; (Robert, 1979)........................ 16 Imagen 2.8. Herramienta cortante de presión; (Robert, 1979). ................................................. 17 Imagen 2.9. Desarrollo del resalte anular a la línea de corte; (Robert, 1979). ........................... 18 Imagen 2.10. Vista explosionada de troquel. .............................................................................. 19 Imagen 2.11. Vistas seccionadas. ................................................................................................ 21

3|Página

Imagen 3.1. Pieza troquelada...................................................................................................... 22 Imagen 3.2. Rejilla de material.................................................................................................... 22 Imagen 3.3. Dimensionamiento de la tira de material. .............................................................. 24 Imagen 4.1. Centro de presión (unidades en milímetros). ......................................................... 26 Imagen 5.1. Perímetro de la pieza. ............................................................................................. 28 Imagen 5.2. Superficie de corte. ................................................................................................. 29 Imagen 6.1. Holgura de punzón y matriz; penetración del punzón en un material cortado en matriz y fractura del metal (W. Wilson, 1967, pág. 212). ........................................................... 30 Imagen 6.2. Características del borde cortado del metal cortado en troquel; efecto de la holgura excesiva e insuficiente (W. Wilson, 1967, pág. 213)...................................................... 32 Imagen 6.3. Efecto de las diferentes holguras sobre metales blandos y duros (W. Wilson, 1967, pág. 214)...................................................................................................................................... 33 Imagen 6.4. Control del tamaño del agujero y parte cortada por sustitución de la holgura (W. Wilson, 1967). ............................................................................................................................. 33 Imagen 6.5. Ejemplo para la designación del juego entre matriz y punzón; (López Navarro, 1976, pág. 23). ............................................................................................................................. 34 Imagen 9.1. Rejilla de desperdicio. ............................................................................................. 43 Imagen 9.2. Menú archivo. ......................................................................................................... 43 Imagen 9.3. Nuevo documento Solid Works............................................................................... 44 Imagen 9.4. Cuadro de diálogo ecuaciones. ............................................................................... 44 Imagen 9.5. Croquis del fleje. ...................................................................................................... 45 Imagen 9.6. Asignación de variables para la tira del material. ................................................... 45 Imagen 9.7. Líneas de referencia ................................................................................................ 46 Imagen 9.8. Referencias de simetría. .......................................................................................... 47 Imagen 9.9. Asignación total de las variables. ............................................................................ 47 Imagen 9.10. Gestor de diseño. .................................................................................................. 48 Imagen 10.1. Porta matriz. .......................................................................................................... 50 Imagen 10.2. Variables porta matriz. .......................................................................................... 50 Imagen 10.3. Valor de la extrusión porta matriz. ....................................................................... 51 Imagen 10.4. Pasos para crear la equidistancia. ......................................................................... 52 Imagen 10.5. Extrusión de corte. ................................................................................................ 52 Imagen 10.6. Parámetros para taladrado de pasadores. ............................................................ 53 Imagen 10.7. Asignación total de variables para porta matriz. .................................................. 54 4|Página

Imagen 10.8. Parámetros para taladrado de roscas. .................................................................. 55 Imagen 10.9. Posición de los taladros. ........................................................................................ 56 Imagen 11.1. Tres formas de ángulo de salida; (López Navarro, 1976, pág. 19). ....................... 57 Imagen 11.4. Matriz de corte. ..................................................................................................... 59 Imagen 11.5. Valores para el croquis de matriz de corte. .......................................................... 60 Imagen 11.6. Para la extrusión de la matriz de corte. ................................................................ 60 Imagen 11.7. Asignación de las tolerancias para la matriz de corte. .......................................... 61 Imagen 11.8. Operación para ángulo de salida de matriz de corte. ........................................... 62 Imagen 11.9. Asignación de la variable de la parte recta de la matriz. ...................................... 63 Imagen 11.10. Posición de los taladros para pasadores. ............................................................ 63 Imagen 11.11. Posición de los taladros para roscas. .................................................................. 64 Imagen 11.12. Valores para cuadro de dialogo de taladro para tope. ....................................... 65 Imagen 11.13. Posicionamiento de tope guía. ............................................................................ 65 Imagen 12.1. Tope guía. .............................................................................................................. 67 Imagen 12.2. Asignación de variables para tope guía................................................................. 68 Imagen 12.3. Operación de revolución de perfil para perno guía. ............................................. 68 Imagen 12.4. Redondeo de la parte inferior del tope guía. ........................................................ 69 Imagen 12.5. Croquis de la media luna del tope......................................................................... 70 Imagen 12.6. Excentricidad del tope. .......................................................................................... 70 Imagen 13.1. Guías para fleje...................................................................................................... 72 Imagen 13.2. Asignación de variables para guías de fleje........................................................... 73 Imagen 13.3. Operación de simetría. .......................................................................................... 74 Imagen 13.4. Asignación de variable para extrusión de guías. ................................................... 74 Imagen 13.5. Posicionamiento de los taladros para pernos. ...................................................... 75 Imagen 13.6. Posicionamiento para los taladros de las roscas. .................................................. 76 Imagen 14.1. Extractor guía. ....................................................................................................... 77 Imagen 14.2. Asignación de variables para el extractor guía...................................................... 78 Imagen 14.3. Asignación de variable de extrusión. .................................................................... 79 Imagen 14.4. Figura de la matriz en extractor guía. ................................................................... 79 Imagen 14.5. Corte generado a través del extractor guía. ......................................................... 80 Imagen 14.6. Posicionamiento de taladros para pernos. ........................................................... 81

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Imagen 14.7. Posicionamiento de las roscas. ............................................................................. 81 Imagen 11.2. Punzón en una plaza portapunzones. ................................................................... 83 Imagen 11.3. Mordazas para recalcar cabezas. .......................................................................... 83 Imagen 15.1. Punzón circular. ..................................................................................................... 84 Imagen 15.2. Perfil de punzón circular. ...................................................................................... 84 Imagen 15.3. Operación de revolución. ...................................................................................... 85 Imagen 15.4. Punzón en forma de T. .......................................................................................... 85 Imagen 15.5. Croquis para punzón en forma de “T”................................................................... 86 Imagen 15.6. Operación de equidistancia................................................................................... 86 Imagen 15.7. Operación de equidistancia sobre el perfil en forma de T. ................................... 87 Imagen 15.8 Extrusión del croquis interno. ................................................................................ 87 Imagen 15.9. Valor para la primera extrusión de punzón en T................................................... 88 Imagen 15.10. Croquis inicial. ..................................................................................................... 88 Imagen 15.11. Operación de extrusión para punzón en forma de “T”. ...................................... 89 Imagen 15.12. Operación de chaflán para el recalcado del punzón en forma de “T”. ............... 90 Imagen 16.1. Brida porta punzones. ........................................................................................... 92 Imagen 16.2. Croquis plano planta para brida. ........................................................................... 93 Imagen 16.3. Operación de extrusión para brida. ...................................................................... 94 Imagen 16.4. Valor de la equidistancia. ...................................................................................... 95 Imagen 16.5. Operación de corte de la equidistancia en brida. ................................................. 96 Imagen 16.6. Chaflán de la figura en forma de “T”. .................................................................... 96 Imagen 16.7. Creación de caja para punzones............................................................................ 97 Imagen 16.8. Posicionamiento de las roscas. ............................................................................. 97 Imagen 16.9. Posicionamiento de taladros para pasadores. ...................................................... 98 Imagen 17.1. Placa sufridera. .................................................................................................... 100 Imagen 17.2. Croquis sufridera. ................................................................................................ 101 Imagen 17.3. Operación de extrusión para placa sufridera. ..................................................... 102 Imagen 17.4. Localización de los taladros para roscado. .......................................................... 103 Imagen 17.5. Posicionamiento de pernos localizadores. .......................................................... 104 Imagen 18.1. Placa porta punzones. ......................................................................................... 105 Imagen 18.2. Croquis de placa porta punzones. ....................................................................... 106

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Imagen 18.3. Operación de extrusión a placa porta punzones. ............................................... 107 Imagen 18.4. Localización de los taladros de roscado. ............................................................. 108 Imagen 18.5. Localización de los taladros para pasadores. ...................................................... 108 Imagen 18.6. Taladro roscado para espiga de sujeción. ........................................................... 109 Imagen 18.7. Localización de taladro para espiga de sujeción. ................................................ 110 Imagen 19.1. Tipos de espigas para matrices; (López Navarro, 1976)...................................... 110 Imagen 19.2. Espiga de sujeción. .............................................................................................. 111 Imagen 19.3. Perfil de espiga de sujeción, dimensiones obtenidas de la Tabla 2.1. ................ 112 Imagen 19.4. Operación de revolución para perfil de espiga. .................................................. 112 Imagen 19.5. Croquis de fuceta en plano alzado. ..................................................................... 113 Imagen 19.6. Dimensiones de fuceta. ....................................................................................... 113 Imagen 19.7. Corte a través de la espiga de sujeción. .............................................................. 114 Imagen 19.8. Chaflán parte superior e inferior. ........................................................................ 114 Imagen 20.1. Ensamble de troquel. .......................................................................................... 115 Imagen 20.2. Menú nuevo documento de Solid Works............................................................ 115 Imagen 20.3. Cuadro de diálogo insertar componente. ........................................................... 116 Imagen 20.4. Componentes insertados para realizar el ensamble. .......................................... 118 Imagen 20.5. Elemento flotante. .............................................................................................. 118 Imagen 20.6. Elemento fijo. ...................................................................................................... 118 Imagen 20.7. Comando relación de posición. ........................................................................... 119 Imagen 20.8. Cuadro de diálogo relación de posición. ............................................................. 120 Imagen 20.9. Relación de posición plano alzado – cara frontal porta matriz. .......................... 121 Imagen 20.10. Relación de posición plano vista lateral – cara lateral porta matriz. ................ 122 Imagen 20.11. Coincidencia concéntrica entre matriz de corte y porta matriz........................ 123 Imagen 20.12. Coincidencia concéntrica entre matriz de corte y porta matriz........................ 124 Imagen 20.13. Coincidencia entre matriz y porta matriz. ......................................................... 125 Imagen 20.14 Relación concéntrica entre taladros de las guías y la matriz de corte. .............. 126 Imagen 20.15 Relación entre las caras de las guías y la matriz de corte. ................................. 126 Imagen 20.16 Relación entre el lado plano del tope y la cara interna de la matriz. ................ 127 Imagen 20.17. Ensamble de porta matriz, matriz, guías y tope................................................ 127 Imagen 20.18. Relación entre cara superior de matriz y cara inferior de tira de material. ...... 128

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Imagen 20.19. Relación paralela entre caras de la matriz y tira de material............................ 129 Imagen 20.20. Relación entre tope y tira de material. ............................................................. 130 Imagen 20.21. Relación concéntrica entre la tira del material y la matriz de corte. ................ 131 Imagen 20.22.Relación de extractor guía y guías del fleje........................................................ 132 Imagen 20.23. Relación concéntrica entre punzones circulares y la brida. .............................. 133 Imagen 20.24. Relación de caras entre punzón y brida. ........................................................... 133 Imagen 20.25. Relación de caras laterales del punzón en T y la brida. .................................... 134 Imagen 20.26. Relación de las caras posteriores del punzón en T y la brida............................ 134 Imagen 20.27. Relación del chaflán del punzón en T y la brida. ............................................... 135 Imagen 20.28. Relación entre las caras de la placa de apoyo y la brida. .................................. 136 Imagen 20.29. Relación concéntrica entre placa de apoyo y brida. ......................................... 136 Imagen 20.30. Relación de caras entre el porta punzón y la placa de apoyo. .......................... 137 Imagen 20.31. Relación concéntrica entre la porta punzones y la placa de apoyo. ................. 137 Imagen 20.32. Relación concéntrica entre la espiga y la porta punzones. ............................... 138 Imagen 20.33. Relación entre caras de la espiga y la porta punzones. .................................... 138 Imagen 20.34. Relación concéntrica entre punzón circular y extractor guía............................ 139 Imagen 20.35. Relación paralela entre las caras laterales de la porta punzones y el extractor guía. ........................................................................................................................................... 140 Imagen 20.36. Relación paralela entre las caras de la porta punzones y el extractor guía. ..... 140 Imagen 20.37. Relación de distancia entre el punzón en T y la base de la porta matriz. ......... 141 Imagen 20.38. Ensamble de troquel. ........................................................................................ 141 Imagen 20.39. Selección de componentes de Toolbox............................................................. 142 Imagen 20.40. Posición de los tornillos. .................................................................................... 143 Imagen 20.41. Dimensionado de los tornillos........................................................................... 143 Imagen 20.42. Cuadro de diálogo configuración de componente de Toolbox del cabezal punzonador. .............................................................................................................................. 144 Imagen 20.43. Cuadro de diálogo configuración de componente de Toolbox de la base matriz. ................................................................................................................................................... 144 Imagen 20.44. Cuadro configurar componente cabezal punzonador....................................... 145 Imagen 20.45. Colocación de los pasadores. ............................................................................ 145 Imagen 20.46. Troquel con los pasadores y tonillos colocados. ............................................... 146 Imagen 20.47. Relación de caras entre pasador y porta punzones. ......................................... 147

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Imagen 20.48. Relación de caras entre pasadores y extractor guía. ........................................ 147 Imagen 20.49. Troquel terminado. ........................................................................................... 148 Imagen 21.1. Explosión de la espiga de sujeción. ..................................................................... 149 Imagen 21.2. Explosión de los tornillos y pasadores del cabezal punzonador. ........................ 150 Imagen 21.3. Explosión de la placa porta punzones. ................................................................ 151 Imagen 21.4. Explosión de la placa de apoyo. .......................................................................... 152 Imagen 21.5. Explosión de los punzones. ................................................................................. 153 Imagen 21.6. Explosión de la brida. .......................................................................................... 154 Imagen 21.7. Explosión de los tornillos y pasadores de la base matriz. ................................... 155 Imagen 21.8. Explosión del extractor guía. ............................................................................... 156 Imagen 21.9. Explosión del tope, guías de fleje y tira de material. .......................................... 157 Imagen 21.10. Explosión longitudinal de la tira de material..................................................... 158 Imagen 21.11. Explosión de la matriz de corte. ........................................................................ 159 Imagen 21.12. Explosión de la porta matriz.............................................................................. 160 Imagen 21.13. Vista lateral del explosivo del troquel. .............................................................. 161 Imagen 21.14. Explosivo del troquel. ........................................................................................ 162 Imagen 22.1. La distancia crítica A no debe ser menos de 1.5 a 2 veces el grosor de la matriz. ................................................................................................................................................... 163 Imagen 22.2 El área critica entre el agujero de la matriz y el borde exterior debe ser verificado contra los valores mínimos de la Tabla 22.1, y corregido el grosor T de la matriz si fuese necesaria. .................................................................................................................................. 163 Imagen 22.3. Centro de presión en la matriz de corte. ............................................................ 165 Imagen 22.4. Cotas de las ecuaciones a corregir. ..................................................................... 165 Imagen 22.5. Troquel corregido. ............................................................................................... 166

ÍNDICE DE ECUACIONES. Ecuación 3.1. Alma de desperdicio. ............................................................................................ 23 Ecuación 3.2. Alma de desperdicio. ............................................................................................ 23 Ecuación 3.3. Paso o avance de la tira de material. .................................................................... 23 Ecuación 3.4. Ancho del fleje. ..................................................................................................... 23 Ecuación 3.5. Aprovechamiento de la tira de material. .............................................................. 24 Ecuación 4.1. Sumatoria de áreas =área en el centro de presión. .............................................. 26 9|Página

Ecuación 5.1. Superficie a cortar. ................................................................................................ 27 Ecuación 5.2. Fuerza requerida en el corte. ................................................................................ 27

ÍNDICE DE TABLAS. Tabla 2.1. Lista de materiales. ..................................................................................................... 20 Tabla 4.1. Áreas para el cálculo del centro de presión. .............................................................. 26 Tabla 5.1. Conversión de unidades (W. Wilson, 1967, pág. 218)................................................ 28 Tabla 6.1. Holgura para diferentes tipos de material; (W. Wilson, 1967, pág. 216)................... 34 Tabla 7.1. Constante n................................................................................................................. 37 Tabla 7.2. Cálculos para el dimensionamiento del conjunto de la matriz. ................................. 38 Tabla 7.3. Selección de vástago (tabla en mm y D en plg.); (Arribas, Diseño y definición del proceso de fabricación de un utillaje., 2011, pág. 36). ............................................................... 40 Tabla 22.1.....................................................163

10 | P á g i n a

1.

RESUMEN. En este trabajo se propone una metodología para el diseño de un troquel de corte en

chapa metálica. La información recopilada y utilizada para el diseño del troquel se ha analizado con el fin de establecer su utilidad y aplicación en el diseño de un troquel relativamente simple para una pieza pequeña, a partir de éste se ejemplifica la aplicación de la metodología.

2.

INTRODUCCIÓN. Para dividir o partir el material se utilizan herramientas cortantes sin arranque de viruta.

La expresión "herramientas de corte" para designar a los "cortadores" de la técnica de la estampación ya no se emplea desde la aparición de las normas DIN 8588 y 9869. Un corte en una pieza se produce en virtud de un proceso de trabajo de cortar y de un trabajo de cizallado. La pieza tiene según esto una arista cortada y una superficie cortada, mientras que la herramienta tiene, por el contrario un filo de corte y una superficie de corte. Las herramientas cortantes se denominan según su objeto, según el proceso del trabajo y/o según su constitución constructiva.

Según que el objeto de la herramienta sea calar, punzonar, cortar, repasar, mortajar, desbarbar, entallar, así las herramientas usadas se llamarán respectivamente herramienta para calar, herramienta para punzonar, herramienta para cortar, etc.

Según sea el proceso del trabajo existen herramientas cortantes de un sólo corte, de corte progresivo y de proceso total. Con las primeras, como su nombre indica (por ejemplo herramienta para recortar), se realiza un solo proceso de corte. Con las herramientas de corte progresivo se fabrican las piezas mediante varias carreras de prensa y diversos procesos de corte consecutivos, por efecto de punzonado y corte. La tira que se corta se avanza después de cada carrera. Con las herramientas para corte total se realizan varios procesos de corte con una sola carrera de la prensa, por ejemplo proceso de punzonado y de corte simultáneo.

11 | P á g i n a

Según sea su constitución constructiva se clasifican las herramientas, de acuerdo con el número de piezas a ser fabricadas simultáneamente, en herramientas de corte sencillo y herramientas cortantes de corte múltiple; según el modo de guía, las herramientas cortantes pueden funcionar sin guía alguna, con guía de placa, con guía de columnas y con guía de placas cortantes; según el modo de ir sujeto el fleje y ser expulsada la pieza fuera de la herramienta, se llamarán estas herramientas cortantes con sufridera, con separador, con expulsor o con botador1.

2.1.

HERRAMIENTA DE CORTE SIN GUÍA.

Las herramientas de corte sin guía (Imagen 2.1) son de fabricación sencilla y barata. Se emplean para cortar discos y otras formas sin complicación. También tienen aplicaciones en el caso de fabricación de pequeño número de piezas en que no resulta rentable la adquisición de una herramienta de corte con guía. Las herramientas de corte sin guía constan generalmente sólo del punzón y la matriz cortante. Mediante un separador guía se consigue un trabajo sin perturbaciones. El separador puede ir unido a la herramienta o ir fijado a la prensa, se utiliza frecuentemente una placa inferior.

Como la guía del punzón únicamente se realiza mediante la corredera de la prensa, ésta debe tener muy poco juego, ya que en caso contrario la herramienta corta mal y el punzón asienta sobre la placa de corte (matriz), con lo cual ambos se deterioran. El montaje en la prensa debe de hacerse, por esta causa, con especial cuidado.

1

(Robert, 1979, págs. 1,2).

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Imagen 2.1. Herramienta cortante sin guía; (Robert, 1979).

En el caso de herramientas cortantes pequeñas se hace el punzón y la espiga de sujeción (vástago) de una sola pieza o bien se inserta el punzón en una placa porta punzón sujetándose ésta en el cabezal. En el caso de herramientas cortantes más grandes, y con objeto de economizar, se atornilla la espiga de sujeción en el punzón o se fija éste en una placa-punzón (Imagen 2.2).

La placa cortante se dispone convenientemente en una placa de sujeción de fundición (Imagen 2.3), en este dispositivo la matriz va provista de una conicidad exterior mientras que el anillo de fijación lo lleva interiormente. El anillo se aprieta contra la placa inferior mediante una rosca fina o con 4 o 6 tornillos cilíndricos centrando con la conicidad de la placa cortante. Con esta disposición puede recambiarse fácilmente la matriz y emplearse una placa de sujeción para dichas herramientas de tamaño análogo.

Imagen 2.2. Punzón para herramientas cortantes sin guía; (Robert, 1979).

13 | P á g i n a

Imagen 2.3. Placa de sujeción; (Robert, 1979).

2.2.

HERRAMIENTAS DE CORTE CON GUÍA.

Las herramientas de corte con guía son las más comúnmente empleadas. Tienen una vida notablemente más prolongada que las que carecen de guía ya que en ellas la guía del punzón de corte no se realiza por medio de la corredera de la prensa, sino mediante una placa de guía o por medio de columnas guía. Los punzones son de este modo guiados siempre exactamente en la matriz sin sufrir desviaciones que produzcan defectos. Las herramientas de corte con guías son especialmente adecuadas para piezas que se hayan de fabricar en grandes series. Se distinguen herramientas de corte con guías de placas, de columnas y de matriz.

En el caso de una herramienta de corte progresivo guiado con guía de placas los punzones van guiados mediante una placa de guía hasta la matriz. Ambas placas, así como las piezas intermedias y la placa inferior van fijadas con pasadores cilíndricos exactamente en su posición mutua y atornillada. Los punzones no pueden así desviarse y dañar a la matriz (Imagen 2.4).

14 | P á g i n a

Imagen 2.4. Herramienta cortante progresiva con guías de placas; (Robert, 1979).

En el caso de herramientas cortantes con guías de columnas (Imagen 2.5) la guía del punzón se realiza con dos, y las grandes herramientas con cuatro columnas templadas y rectificadas. Con esto se suprime el engorroso ajuste del punzón en una placa guía. Para los punzones delgados, y sobre todo para los punzones de agujeros con pequeños diámetros, habrá, no obstante, que prever también aquí una placa guía. La herramienta de punzonar provista de guías de columnas posee frecuentemente una placa de guía movible que se desliza sobre las columnas y está unida de modo elástico con la parte superior (Imagen 2.6). De este modo son guiados los punzones perforadores hasta su penetración de la pieza.

Imagen 2.5. Herramientas cortantes con guía de columnas; (Robert, 1979).

15 | P á g i n a

Imagen 2.6. Herramientas de agujerear, con guía para columnas y placa elástica de guía; (Robert, 1979).

2.3.

HERRAMIENTA DE CORTE TOTAL.

Con las herramientas de corte total (Imagen 2.7) se cortan piezas que tengan que ser muy exactas y se hayan de producir en grandes series. El punzón cortante que corta la forma exterior de la pieza es al mismo tiempo placa cortante para la forma interior. La posición de la forma exterior respecto a la interior es la misma para todas las piezas cortadas. Esta seguridad no se tiene en el agujereado y en las herramientas cortantes progresivas porque con la colocación de las piezas previamente o con el avance de la cinta pueden producirse defectos.

Las herramientas de corte total exigen guías muy exactas; se montan por ello generalmente en armazones de columnas.

Imagen 2.7. Herramienta cortante total con guía de columnas; (Robert, 1979).

16 | P á g i n a

2.4.

HERRAMIENTAS PARA CORTE DE PRECISIÓN.

Con las herramientas para corte de precisión (Imagen 2.8) se obtienen en un proceso de trabajo piezas exactas, planas, con superficie de cortes lisas y a escuadra, se construyen como herramientas de corte pero predominantemente como herramientas cortantes totales de ejecución muy robusta.

Imagen 2.8. Herramienta cortante de presión; (Robert, 1979).

En el corte de precisión el material es seccionado completamente mediante la colaboración de herramientas y de prensas cortantes de precisión; dentro del alcance de la zona de cizallamiento no se produce ninguna zona áspera de rotura.

Además de comenzar el corte propiamente dicho se oprime fuertemente la tira de corte, mediante una placa de presión movible, contra la superficie de la matriz. Un resalte anular en forma de cuña, que esta mecanizado en la parte inferior del pisador y que sigue la forma de la pieza (Imagen 2.9), a la distancia encaja paulatinamente en la tira de corte. Juntamente con la presión sobre la superficie de la tira de corte, que se ejerce ya antes de producirse el verdadero corte. 2

2

(Robert, 1979, págs. 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,14 ).

17 | P á g i n a

Imagen 2.9. Desarrollo del resalte anular a la línea de corte; (Robert, 1979).

2.5.

SIMBOLOGÍA UTILIZADA.

𝑷: 𝑝𝑎𝑠𝑜 𝑜 𝑎𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑖𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙. 𝑿: 𝑎𝑙𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑜 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎𝑠 𝑜 𝑏𝑜𝑟𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑖𝑟𝑎. 𝑩: 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑒𝑗𝑒. 𝒕, 𝒔 ó 𝒆: 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑒𝑗𝑒. 𝑳: 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎 𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎𝑟. 𝒍: 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙í𝑛𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 (𝑠𝑢𝑚𝑎𝑡𝑜𝑟𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑝𝑒𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑝𝑢𝑛𝑧𝑜𝑛𝑒𝑠). 𝒘: 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎 𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎𝑟. ᶯ: 𝑎𝑝𝑟𝑜𝑣𝑒𝑐ℎ𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑖𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙. 𝑨: á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎. 𝑹: 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑒𝑛 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑚𝑜𝑣𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑛𝑠𝑎. 𝒑𝒙,𝒚 : 𝑠𝑢𝑚𝑎𝑡𝑜𝑟𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑠 á𝑟𝑒𝑎𝑠 = á𝑟𝑒𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛. 𝑼𝒏 : á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑙í𝑔𝑜𝑛𝑜𝑠. 𝑺: 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎𝑟. 𝑭: 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒. 𝝉: 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒. 𝑷𝒏 : 𝑝𝑒𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑢𝑛𝑧𝑜𝑛𝑒𝑠. 18 | P á g i n a

Imagen 2.10. Vista explosionada de troquel.

19 | P á g i n a

N.º DE ELEMENTO

N.º DE PIEZA

CANTIDAD

1

PORTA MATRIZ

1

2

MATRIZ DE CORTE

1

3

GUÍAS

2

4

EXTRACTOR GUÍA

1

5

TOPE

1

6

TIRA DE MATERIAL

1

7

BRIDA

1

8

ESPIGA DE SUJECIÓN

1

9

PLACA DE APOYO

1

10

PUNZÓN CIRCULAR

2

11

PUNZÓN EN FORMA DE T

1

12

PLACA PORTA PUNZONES

1

13

ISO 4762 M8 x 25 --- 25N

2

14

ISO 4762 M8 x 35 --- 35N

4

15

Parallel Pin ISO 8734 - 6 x 35 - A - St

2

16

Parallel Pin ISO 8734 - 6 x 40 - A - St

4

Tabla 2.1. Lista de materiales.

20 | P á g i n a

Imagen 2.11. Vistas seccionadas.

21 | P á g i n a

3.

APROVECHAMIENTO DEL MATERIAL Y DISEÑO DEL FLEJE A TROQUELAR.

Imagen 3.1. Pieza troquelada.

Imagen 3.2. Rejilla de material.

El aprovechamiento: la tira de corte, se corre a cada golpe de la prensa, en dirección axial al valor del avance, que se entiende por la medida que tiene que recorrerse la tira bajo el punzón cortante con objeto de que en cada serie resulte un corte completo. La distancia de una arista de corte hasta una misma del siguiente corte se llama división o paso (P).

22 | P á g i n a

En el cortado de piezas de bandas o tiras (fleje) hay que prever almas o piezas de unión y anchura de bordes. Se forma una rejilla de desperdicio (Imagen 9.1) que es empujada fuera de la herramienta. Las anchuras de almas y bordes son valores que vienen dados por la experiencia. Se rigen por la longitud de las almas, de anchura uniforme, así como por el comportamiento frente al cortado y por el espesor del material. Estos valores deben mantenerse en lo posible, ya que un alma demasiado estrecha se tuerce y haciendo las anchuras de alma y bordes demasiado grandes se desperdicia material inútilmente.3

Para determinar los valores de los bordes y del paso se realizan los cálculos siguientes:

𝑿 = 1,25 𝑡 𝑐𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑃 𝑒𝑠 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑠 𝑑𝑒 2,5 𝑝𝑙𝑔 (63,5 𝑚𝑚).

Ecuación 3.1. Alma de desperdicio.

𝑿 = 1,5 𝑡 𝑐𝑢𝑛𝑑𝑜 𝑃 𝑒𝑠 2,5 𝑝𝑙𝑔 𝑜 𝑚á𝑠.

Ecuación 3.2. Alma de desperdicio. Ecuación 3.3. Paso o avance de la tira de material.

𝑷=𝐿+𝑋

Ecuación 3.4. Ancho del fleje.

𝑩 = 𝑊 + 2𝑋 𝒕: 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑒𝑗𝑒. 𝑳: 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎 𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎𝑟. 𝑿: 𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑜 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎𝑠 𝑦 𝑏𝑜𝑟𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑡𝑖𝑟𝑎. 𝑷: 𝑝𝑎𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑧. 𝑾: 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎 𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎𝑟.

3 4

4

(Robert, 1979, págs. 35,36). Ecuaciones tomadas de (W. Wilson, 1967, págs. 249,259).

23 | P á g i n a

Imagen 3.3. Dimensionamiento de la tira de material.

ᶯ=

𝐴∙𝑅 𝐵∙𝑃

Ecuación 3.5. Aprovechamiento de la tira de material.

𝑨: á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎 = (30 ∙ 20) + (10 ∙ 12) − (2 ∙ 𝜋(2,5)2 ) = 680,730 0 𝑚𝑚2 . 𝑹: 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑖𝑒𝑧𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑒𝑛 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑚𝑜𝑣𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑛𝑠𝑎 = 1 𝑩: 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑒𝑗𝑒 = 33 𝑚𝑚. 𝑷: 𝑝𝑎𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑧 = 33,5 𝑚𝑚. 

ᶯ=

(680,730 0 𝑚𝑚2 )(1) (33 𝑚𝑚)(33,5 𝑚𝑚)

= 0,615 7 ≈ 62%.

24 | P á g i n a

4.

POSICIÓN DE LA ESPIGA DE SUJECIÓN. En los casos de fabricación de piezas mediante herramientas cortantes y de

conformación hay que transmitir con frecuencia muy grandes esfuerzos de la prensa a la herramienta. En caso de prensas pequeñas y medianas se produce esta transmisión de esfuerzo en la corredera de la prensa y de la herramienta a un punto. Por esta razón las espigas de sujeción de las herramientas usadas en estos procesos tienen que disponerse en el llamado centro de las fuerzas. De esta manera no pueden presentarse en la herramienta ni en la corredera de la prensa, torsión. Los momentos de torsión tienen como consecuencia elevados desgastes unilaterales tanto en las guías de la herramienta como en las de la corredera, con lo cual el huelgo de corte variará en las herramientas cortantes. En las herramientas cortantes progresivas hay que realizar con mucha precisión el cálculo de la posición del centro de fuerzas aludido. Para el cual se utiliza el método siguiente. 5

1. Dividir los polígonos complejos en polígonos simétricos para que sea fácil de encontrar su centro de presión. 2. Designar con un número a cada uno de los polígonos (𝑼𝒏 ). 3. Calcular el área de cada uno de los polígonos. 4. Realizar los cálculos al saber que la magnitud que genera el equilibrio 𝒑𝐱,𝐲 es ∑𝑛=𝑖 𝑛=1 𝑈𝑛 ; esto para determinar la posición de la fuerza de equilibrio a partir del punto de pivoteo marcado en la figura. 5. Se hace una analogía entre áreas y fuerzas para aplicar la sumatoria de fuerzas y ̅” y en “𝒚 ̅” del centro de presión. momentos para encontrar la posición en “𝒙

5

(Robert, 1979, pág. 28).

25 | P á g i n a

U4

Imagen 4.1. Centro de presión (unidades en milímetros).

Ecuación 4.1. Sumatoria de áreas =área en el centro de presión.

𝑝𝑥,𝑦 = P = 𝑈1 + 𝑈2 + 𝑈3 + 𝑈4

Área N.º

𝐔𝒏 (𝒎𝒎𝟐 )

𝐃𝐢𝐬𝐭𝐚𝐧𝐜𝐢𝐚 𝐝𝐞 𝐔𝒏 𝐚𝐥 𝐩𝐮𝐧𝐭𝐨 𝐝𝐞

𝐃𝐢𝐬𝐭𝐚𝐧𝐜𝐢𝐚 𝐝𝐞 𝐔𝒏 𝐚𝐥 𝐩𝐮𝐧𝐭𝐨 𝐝𝐞

𝐩𝐢𝐯𝐨𝐭𝐞𝐨 "𝐱̅"

𝐩𝐢𝐯𝐨𝐭𝐞𝐨 "𝐲̅"

1

600

0

10

2

120

16

10

3

19,64

33,5

0

4

19,64

33,5

20

𝒑𝒙,𝒚

759,28

A

b

Tabla 4.1. Áreas para el cálculo del centro de presión.

↑ + ∑ 𝐹𝑦 = 600 − 𝑃 + 120 + 19,64 + 19,64 = 0 ; P = 759,28 mm2 . ⤽ ∑ 𝑀0 = −(759,28 ∙ 𝑎) + (120 ∙ 16) + (39,28 ∙ 33.5) = 0 ; 𝑎 = 4,261 7 𝑚𝑚. 

𝑥̅ = 4,261 7 + 11,5 = 𝟏𝟓, 𝟕𝟔𝟏 𝟕 𝒎𝒎. 26 | P á g i n a

+⟶ ∑ 𝐹𝑥 = 19.64 − 𝑃 + 600 + 120 + 19,64 = 0 ; P = 759,28 mm2 . ⤽ ∑ 𝑀0 = −(𝑏 ∙ 759,28) + (720 ∙ 10) + (19,64 ∙ 20) = 0; 𝑏 = 10 𝑚𝑚. 

5.

𝑦̅ = 10 + 6,5 = 𝟏𝟔, 𝟓 𝒎𝒎.

6

FUERZA DE CORTE. La fuerza cortante necesaria para el cortado de una pieza depende del área de la 𝑘𝑔

𝑁

superficie de cizallamiento (𝒎𝒎𝟐 ) y de la resistencia al cizallamiento del material [𝑚𝑚2 , 𝑚𝑚2 ]. Se calcula la superficie (𝑺) a cortar (Imagen 5.2) determinando la longitud de la línea de corte (𝒍) (Imagen 5.1) y multiplicando por el espesor del material (𝒔).

𝑆 =𝑙∙𝑠

Ecuación 5.1. Superficie a cortar.

𝑙: 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 (𝑠𝑢𝑚𝑎𝑡𝑜𝑟𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑢𝑛𝑧𝑜𝑛𝑒𝑠). 𝑠: 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙.

Para obtener la fuerza de corte (𝑭), se multiplica la superficie calculada (𝑺) por la resistencia al corte (𝝉𝑩 ). Si la resistencia al esfuerzo cortante es desconocida se pondrá en su lugar 0,7 (Groover, 2007, pág. 51) a 0,8 de su resistencia a la tracción o tensión(𝝉𝑩 = 𝟎, 𝟖 𝝈), válido para chapas de acero, aleaciones de “Cu”, para forja y aleaciones de “Al”. 7

𝐹 = 𝑆 ∙ 𝜏𝐵

Ecuación 5.2. Fuerza requerida en el corte.

𝑆: 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎𝑟. 𝜏𝐵 : 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎𝑙 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒.

6 7

Método obtenido de (Robert, 1979, págs. 29, 30, 31, 32). (Robert, 1979, pág. 26).

27 | P á g i n a

El cálculo de la fuerza requerida para realizar el corte es necesario para determinar qué prensa debe emplearse. Datos:

Material.

Resistencia al Corte.

Acero al carbono recocido 0,1 C.

35 000

𝑙𝑏 2 460,743 5𝑘𝑔 24,607 4𝑘𝑔 = = 𝑖𝑛2 𝑐𝑚2 𝑚𝑚2

Tabla 5.1. Conversión de unidades (W. Wilson, 1967, pág. 218).

𝑁

𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎𝑙 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 𝜏𝐵 = 241,316 5 𝑚𝑚2 Periferia: P1=πØ=π (5mm)= 15,707 9mm P2=πØ=π (5mm)= 15,707 9mm P3=periferia de la pieza troquelada=20mm + 10mm + 12mm + 10mm + 12mm + 10mm + 20mm + 30mm= 124mm

𝑆𝑢𝑚𝑎𝑡𝑜𝑟𝑖𝑎 𝑝𝑒𝑟í𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑢𝑛𝑧𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑙=𝑃1+𝑃2+𝑃3=15,707 9+15,707 9+124=155,415 8 𝑚𝑚. Se ha comprobado (𝒍) mediante el software, utilizando la opción medir selecciona las aristas para sumar sus longitudes.

, se

Línea de corte l

Imagen 5.1. Perímetro de la pieza.

28 | P á g i n a

𝑆𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑎𝑟: S=𝑙•𝑠=155,415 8 𝑚𝑚 ∙ 1,2 𝑚𝑚=186,498 9 𝑚𝑚2=1,864 9𝑥10−4𝑚2. Se ha comprobado S mediante el software, utilizando la opción de medir

se selecciona

las caras para sumar sus áreas.

Superficie S

Imagen 5.2. Superficie de corte.



𝑁

𝑇𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑛𝑠𝑎 = 𝐹 = 𝑆 ∙ 𝜏𝐵 = 186,498 9 𝑚𝑚2 ∙ 241,316 5 𝑚𝑚2 =

45 005,261 8 𝑁 = 589,259 5 𝑘𝑔𝑓 = 4,589 2 𝑡 𝐹𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑢𝑛𝑧ó𝑛 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜 = 15,707 9mm ∙ 1,2mm ∙ 241,316 5Nmm2 = 4 548,690 5 N = 463,837 3 kgf. 𝐹𝑝𝑢𝑛𝑧ó𝑛 𝑒𝑛 𝑇 = 124𝑚𝑚 ∙ 1,2𝑚𝑚 ∙ 241,316 5𝑁𝑚𝑚2 = 35 907,895 2𝑁 = 3 661,586 3 𝑘𝑔𝑓.

29 | P á g i n a

6.

HOLGURAS. La holgura es el espacio entre las partes de ajuste de un equipo de troquelar. Las

holguras apropiadas entre los bordes cortantes permiten que se unan las fracturas y la porción fracturada del borde cortado tiene una apariencia limpia. Para el acabado óptimo de un borde cortado, es necesaria una holgura apropiada que está en función de la clase, espesor y dureza del material trabajado. La holgura, penetración y fractura se muestran esquemáticamente en la Imagen 6.1.

Imagen 6.1. Holgura de punzón y matriz; penetración del punzón en un material cortado en matriz y fractura del metal (W. Wilson, 1967, pág. 212).

En la Imagen 6.2 se muestran en forma esquemática las características del borde cortante sobre el material, con holgura normal. La esquina superior del borde cortado en el material (indicada por A') y la esquina inferior de la pieza cortada (indicada por A'-1) tendrán un radio donde los bordes del punzón y de la matriz, respectivamente, hacen contacto con el material. Esto es debido a la deformación plástica que se produce. Este radio del borde será más pronunciado cuando se corten metales blandos. Una holgura excesiva causará también un gran radio en esas esquinas, así como una rebaba sobre las esquinas opuestas.

En operaciones de corte ideales, el punzón penetra en el material a una profundidad de casi un tercio de su espesor antes de que se produzca la fractura, forzando una porción igual de material dentro de la abertura de la matriz. Esa porción de espesor que penetra estará muy bruñida, apareciendo sobre el borde cortado como una banda brillante alrededor de todo el contorno del corte adyacente al radio del borde, indicado en B' y B'-1 en la Imagen 6.2. Cuando la holgura de corte no es suficiente, deben cortarse bandas adicionales de metal antes de que se logre la separación completa, como se muestra en B de la Imagen 6.2.

30 | P á g i n a

Cuando se emplea una holgura de corte correcta, el material debajo del corte será rugoso tanto en el material para troquelar como en la pieza cortada. Con holgura correcta, el ángulo de fractura permitirá una fractura limpia debajo de la banda de corte debido a que las fracturas superior e inferior se extienden una hacia la otra. Una holgura excesiva resultará en un corte de borde cónico ya que, para cualquier operación de corte, el lado opuesto del material al de entrada del punzón será, después del corte, del mismo tamaño que la abertura de la matriz.

El ancho de la banda cortada es una indicación de la dureza del material, provisto que la holgura de troquel y el espesor del material sean constantes; cuanto más ancha sea la banda del corte, más blando es el material. Los materiales más duros requieren holguras más grandes y permiten menos penetración del punzón que los metales dúctiles; las herramientas desafiladas crean el efecto de una holgura demasiado pequeña, así como rebabas sobre el lado de la matriz del material por cortar. En la Imagen 6.1 e Imagen 6.2 se muestran los efectos de varias cantidades de holgura. Cortes defectuosos o material no homogéneo con la apropiada cantidad de holgura producirán bordes no uniformes.

31 | P á g i n a

Imagen 6.2. Características del borde cortado del metal cortado en troquel; efecto de la holgura excesiva e insuficiente (W. Wilson, 1967, pág. 213).

Las condiciones del borde C y las curvas de las cargas hipotéticas B, se muestran en la Imagen 6.3; (casos 1, 2, 3 y 4) así como la cantidad de deformación y extensión de penetración del punzón.

32 | P á g i n a

Imagen 6.3. Efecto de las diferentes holguras sobre metales blandos y duros (W. Wilson, 1967, pág. 214).

La posición de la holgura apropiada (Imagen 6.4) determina el tamaño del agujero o el de la pieza troquelada; el tamaño del punzón controla el tamaño del agujero; el tamaño de la matriz controla el tamaño de la pieza troquelada. 8

Imagen 6.4. Control del tamaño del agujero y parte cortada por sustitución de la holgura (W. Wilson, 1967).

8

(W. Wilson, 1967, págs. 212, 213, 214, 215).

33 | P á g i n a

Ejemplo: en la Imagen 6.5 el contorno definido por A (diámetro exterior de la arandela) deberá ser exacto. La placa matriz se construirá de modo que sus dimensiones definitivas correspondan exactamente a las del diámetro dicho. Para el punzón, su diámetro será disminuido con arreglo a la holgura admitida. En B, de la misma imagen, el contorno interior (diámetro interior de la arandela) debe ser exacto, la placa matriz se construirá aumentando su diámetro según la holgura admitida. El punzón deberá tener exactamente las dimensiones deseadas para la pieza acabada9.

Imagen 6.5. Ejemplo para la designación del juego entre matriz y punzón; (López Navarro, 1976, pág. 23).

HOLGURA DE TROQUEL PARA LOS DIFERENTES GRUPOS DE METALES. GRUPO.

AC

1. Aleaciones de aluminio 1100S y 5052S, todas las durezas (todos los temples).

4,5%

2. Aleaciones de aluminio 2024ST y 6061ST; latón, todas las durezas; acero suave laminado en frío; completamente recocido; acero inoxidable blando. 3. Acero laminado en frío de dureza media, acero inoxidable de dureza media y alta.

6,5%

7,5%

Tabla 6.1. Holgura para diferentes tipos de material; (W. Wilson, 1967, pág. 216).

𝐻𝑜𝑙𝑔𝑢𝑟𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑚𝑎𝑡𝑟𝑖𝑧 𝑦 𝑝𝑢𝑛𝑧ó𝑛 = 6,5 % 𝑑𝑒 1,2𝑚𝑚. = 0,078𝑚𝑚.

"La holgura es asignada a cada una de las aberturas que deberán existir entre arista cortante de punzón y arista cortante de matriz, no será repartida entre el número total de aberturas".

9

(López Navarro, 1976, pág. 23).

34 | P á g i n a

7.

DIMENSIONADO; CONJUNTO DE LA MATRIZ Y EL PUNZÓN.

Terminología usada en la Tabla 7.2: 𝒆 = 𝒕: 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑒𝑗𝑒 (𝑚𝑚) = 1,2 𝑚𝑚. 𝑩: 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑒𝑗𝑒 (𝑚𝑚) = 33 𝑚𝑚. 𝒅𝒑𝒖𝒏𝒛ó𝒏

𝒅𝒆 𝒃𝒂𝒓𝒓𝒆𝒏𝒂𝒅𝒐

= 5 𝑚𝑚.

𝒅𝒑𝒖𝒏𝒛ó𝒏 𝑻 : 𝑑𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒𝑙 á𝑟𝑒𝑎 𝑒𝑛 𝑇 = 37,735 9𝑚𝑚. 𝒑: 𝑝𝑎𝑠𝑜 (𝑚𝑚) = 33,5 𝑚𝑚. 𝑲𝒄 : 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑖𝑧𝑎𝑙𝑙𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 24,607 4

𝑘𝑔 𝑚𝑚2

.

𝑭: 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑘𝑔𝑓 ) = 45 005,261 8 𝑁 = 4 589,259 5 𝑘𝑔𝑓. 𝑭𝟏 : 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑝𝑢𝑛𝑧ó𝑛 𝑇 = 3 661,586 3 𝑘𝑔𝑓. 𝑭𝟐 : 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑝𝑢𝑛𝑧ó𝑛 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜 = 463,837 3 𝑘𝑔𝑓.

7.1.

DIMENSIONADO DEL CONJUNTO DE LA MATRIZ.

ELEMENTO A CALCULAR.

FÓRMULA EMPLEADA. 3

𝑬𝟎 = 0,6 √𝐹 ≥ 8 𝑚𝑚. 1. Espesor de la matriz de

= 9,970 8 𝑚𝑚.

𝑬𝟎 = 9,970 8 𝑚𝑚. 2. Espesor de la

 Espesor mínimo a adoptar, 8 mm.

3

𝑬𝟎 = 0,6 √4 589,259 5 𝑘𝑔𝑓

corte.

OBSERVACIONES.

 Si el útil carece de placa porta matriz, duplicar el valor calculado.

𝑬𝟏 = 0,8𝐸0 + 8 𝑚𝑚.

placa porta

𝑬𝟏 = (0,8 𝑥 9,970 8 𝑚𝑚) + 8 𝑚𝑚.

matriz.

𝑬𝟏 = 15,976 6 𝑚𝑚.

 Para placas de acero.

𝑬𝟐 = 0,7𝐸0 + 3 𝑚𝑚 ≥ 12 𝑚𝑚. 3. Espesor del extractor guía.

𝑬𝟐 = (0,7 𝑥 9,970 8𝑚𝑚) + 3 𝑚𝑚 = 9,979 5 𝑚𝑚

 Valor mínimo a adoptar 12 𝑚𝑚.

𝑬𝟐 = 12 𝑚𝑚.

35 | P á g i n a

𝑬𝟑 = 2 ∙ 𝑒 + 3 𝑚𝑚. 4. Espesor de las guías.

𝑬𝟑 = (2 𝑥 1,2 𝑚𝑚) + 3 𝑚𝑚 = 5,4 𝑚𝑚.

 Para útil con tope fijo.

𝑬𝟑 = 5,4 𝑚𝑚. A partir del ancho del fleje (mm).

menos guía izquierda.

Ancho del fleje ≤ 25

(𝐁).

 Mecaniza chaflán en por lo

25 a

50 a

50

100

30±7

40±10

≥ 100

5. Ancho aproximado de las guías

20±5

50±10

𝐀𝟐 .  Utilizar el mismo ∅ − 2 para

6. ∅ Nominal de tornillos.

6

8

10

guías.

pasadores.  𝐵 = 33 𝑚𝑚.

𝑪𝟏 ≈ 3 ∙ 𝐵 7. Largo de las

1

𝑪𝟏 = 3 𝑥 33 𝑚𝑚 = 99 𝑚𝑚.

 La guía puede sobresalir de la matriz.

𝑪𝟏 = 99 𝑚𝑚.

8. Juego de

𝒉𝟑 ≈ 0,5 ∙ 𝑒

entrada del

𝒉𝟑 = 0,5 𝑥 1,2 𝑚𝑚 = 0,6 𝑚𝑚.

fleje.

𝒉𝟑 = 0,6 𝑚𝑚.

𝟐

9. Parte recta del corte de la

𝒉𝟏 = (𝟒) 𝒆 2

𝒉𝟏 = ( ) 1,2 𝑚𝑚 = 0,6 𝑚𝑚. 4

matriz.

 Depende del número de afilados previstos.

𝒉𝟏 = 0,6 𝑚𝑚.

𝒉 ≥ 1,5 ∙ 𝑒 10. Altura del tope.

𝒉 = 1,5 𝑥 1,2 𝑚𝑚 = 1,8 𝑚𝑚.

𝒉 = 1,8 𝑚𝑚.

36 | P á g i n a

𝑺 = (𝒏 ∙ 𝒅√

𝑲𝒄 ∙ 𝒆 ) 𝑬

≤ 𝑛3 √𝐹

S punzón en T.

n

Tipo de disposición del

𝑺𝟐 =

punzón. 24,607 4

1,2 𝑥 37,735 9 𝑚𝑚√

𝑘𝑔 ∙ 1,2 𝑚𝑚 𝑚𝑚2

9,970 8 𝑚𝑚

𝑺𝟐 = 77,928 1 𝑚𝑚.

0.8

Sección circular.

1.2

Sección poligonal.

1.4

Polígono con vértices enfrentados.

𝑛3 √𝐹1 = 1,23 √3 661,586 3 𝑘𝑔𝑓

11. Separación S

F= fuerza de corte del punzón 𝑛3 √𝐹1 = 104,563 0 𝑚𝑚.

considerado.

entre punzones o al borde de la

77,945 9 𝑚𝑚≤104,563 0 𝑚𝑚.

Tabla 7.1. Constante n.

∴ 𝑺𝟐 = 77,945 9 𝑚𝑚.

matriz de corte.

Punzón circular. 24,607 4

𝑺𝟏 = 0,8 𝑥 5 𝑚𝑚. √

𝑘𝑔 ∙ 1,2 𝑚𝑚 𝑚𝑚2

9,970 8 𝑚𝑚

𝑺𝟏 = 6,883 6 𝑚𝑚.

3

3

𝑛 √𝐹2 = 0,8 𝑥 √463,837 3 𝑘𝑔. 𝑛3 √𝐹2 = 11,026 8 𝑚𝑚.

F= fuerza de corte del punzón considerado (Ø=d) S entre punzones, elegir d=Ø del punzón menor

6,883 6 𝑚𝑚 ≤ 11,026 8 𝑚𝑚.

∴ 𝑺𝟏 = 6,883 6 𝑚𝑚.

12. Largo de la matriz de corte.

𝑪 = 𝑆1 + 𝑆2 + 𝑃 + 𝐿 𝑪 = 6,883 6 𝑚𝑚 + 77,945 9𝑚𝑚

 Depende de la disposición adaptada

+ 33,5 𝑚𝑚 + 32 𝑚𝑚

37 | P á g i n a

𝑪 = 150,329 5 𝑚𝑚.

13. Ancho de la

𝑨 = 𝑩 + 𝟐𝑨𝟐

matriz de

𝑨 = 33 𝑚𝑚 + (2 𝑥 30 𝑚𝑚)

corte.

𝑨 = 93 𝑚𝑚.

14. Largo de la placa porta

𝑠𝑒 ℎ𝑎𝑐𝑒 𝑖𝑔𝑢𝑎𝑙 𝑎 𝐶.

matriz. 15. Ancho de la

A2 = 30mm  Se encuentra en el punto 5 de esta tabla.  Es igual al largo de la matriz de corte.

𝑨𝟏 = 𝑨 + 𝑴 𝑀 = 40 𝑚𝑚; 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑨 < 100 𝑚𝑚.

placa porta

𝑨𝟏 = 93 𝑚𝑚 + 40 𝑚𝑚

matriz.

𝑨𝟏 = 133 𝑚𝑚.

𝑀 = 50 𝑚𝑚; 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑨 ≥ 100 𝑚𝑚.

Tabla 7.2. Cálculos para el dimensionamiento del conjunto de la matriz.

7.2.

DIMENSIONADO DEL CONJUNTO DEL PUNZÓN.

Terminología usada en la Tabla 7.4: 𝒅: 𝑑𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑗𝑒𝑟𝑜 = 5 𝑚𝑚 = 0,196 8 𝑝𝑙𝑔. 𝒕: 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 = 1,2 𝑚𝑚 = 0,047 2 𝑝𝑙𝑔. 𝑬: 𝑚ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 200 𝐺𝑝𝑎. = 29 007 547,545 9

𝑙𝑏 10 𝑖𝑛2

𝐒𝟖 : 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎𝑙 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙; 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑝𝑢𝑙𝑔𝑎𝑑𝑎 𝑐𝑢𝑎𝑑𝑟𝑎𝑑𝑎 = 35 000 𝑝𝑠𝑖. 𝑳: 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑑𝑒 𝑢𝑛 𝑝𝑢𝑛𝑧ó𝑛.

10

Valor obtenido de (Beer, E. Russell Johnston, & T.DeWolf, 2007, pág. 747).

38 | P á g i n a

ELEMENTO A

FÓRMULA EMPLEADA.

CALCULAR.

OBSERVACIONES.  Ecuación no incluida en el ARCHIVO

16. Longitud

𝑳=

𝟏 𝝅𝒅 𝑬∙𝒅 ⁄𝟐 ( ) 𝟖 𝑺𝟖 ∙𝒕

máxima de un punzón.

𝑳=

𝜋∙ 0,196 8𝑝𝑙𝑔 8

29 007 547,545 9

√(

MAESTRO PUNZÓN., por falta de capacidad del programa para 𝑙𝑏 ∙ 0,196 8 𝑝𝑙𝑔 𝑖𝑛2

35 000 𝑝𝑠𝑖 ∙ 0,047 2 𝑝𝑙𝑔

4,543 0 𝑝𝑙𝑔 ó 115,392 2 𝑚𝑚.

1⁄ 2

)

manejar números de más de 7 𝑳=

cifras enteras; e innecesaria puesto se eligen valores comerciales que no superen este resultado. 11

17. Longitud 60𝑚𝑚 𝑳 = {70𝑚𝑚 90𝑚𝑚

normalizada de los

 Se elige por ser el de menor

longitud.

punzones. 18. Espesor de la

𝑬𝟒 = 0,5𝐸0 + 10

placa porta

𝑬𝟒 = (0,5 𝑥 9,970 8 𝑚𝑚) + 10

punzones.

𝑬𝟒 = 14,985 4 𝑚𝑚.

19. Espesor de la brida.

20. Ancho de la pestaña de la brida.

𝑬𝟓 = 0,25 ∙ 𝐿 𝑬𝟓 = 0,25 𝑥 60 𝑚𝑚 = 15 𝑚𝑚.

𝑺𝟏 ≈ 𝑺𝟏 ≈

1 1,5

 Sí es de acero.

 Proporciona buena rigidez de amarre del punzón.

∙ 𝐸5

1 (15𝑚𝑚) 1,5

𝑺𝟏 = 10 𝑚𝑚.

21. Espesor placa de apoyo.

11

𝐄𝟔 = 4 mm.

 2 ó 4 mm.

Ecuación obtenida de: (W. Wilson, 1967, pág. 223).

39 | P á g i n a

Potencias en t. Datos

22. Vástago.

4

8

10

20

30

40

60

Ø

20

30

30

35

40

40

45

D

1′′ 2

9′′ 16

9′′ 16

5′′ 8

3′′ 4

3′′ 4

7′′ 8

A

40

57

57

67

75

75

95

B

30

45

45

50

60

60

70

C

10

12

12

17

15

15

25

Tabla 7.3. Selección de vástago (tabla en mm y D en plg.); (Arribas, Diseño y definición del proceso de fabricación de un utillaje., 2011, pág. 36). Tabla 7.4. Cálculos para el dimensionado del conjunto del punzón.

8.

ARCHIVOS MAESTROS. Para el dimensionado de todo el troquel primero se generan un par de archivos en

formato .txt (Bloc de notas) con los nombres ARCHIVO MAESTRO PUNZÓN. y ARCHIVO MAESTRO MATRIZ., estos archivos contendrán todas las ecuaciones que definen las dimensiones del troquel, para que posteriormente sean vinculadas a cada elemento. Estos archivos deberán quedar de la siguiente manera:

8.1.

ARCHIVO MAESTRO PUNZÓN.

1)

"F"=4589.2595 'Fuerza de corte total.

2)

"E"=(0.6)*("F"^(1/3)) 'Espesor de la matriz de corte.

3)

"E_4"=(0.5*"E")+10 'Espesor de la placa porta punzones.

4)

"E_5"=15 'Espesor de la placa porta punzones.

5)

"E_6"=4 'Espesor de la placa de apoyo.

6)

"S"=(1/1.5)*"E_5" 'Ancho de la pestaña de la brida.

7)

"n_1"=0.8 'Cte. punzón circular.

8)

"d_1"=5 'Diámetro punzón circular.

9)

"S_1"=("Kc"*"t"/"E")^(1/2)*("n_1"*"d_1") 'Separación S entre punzones o al borde de la matriz de corte.

40 | P á g i n a

10)

"n_2"=1.2 'Cte. punzón T.

11)

"d_2"=37.7359 'Diámetro equivalente punzón T.

12)

"S_2"=("Kc"*"t"/"E")^(1/2)*("n_2"*"d_2") 'Separación S entre punzones o al borde de la matriz de corte.

13)

"C"="S_1"+"S_2"+"P"+"L_1" 'Largo de la matriz de corte.

14)

"x"=1.25*"t" 'Espacio entre pieza y borde de la tira.

15)

"L_1"=32 'Largo de pieza a cortar.

16)

"P"="L_1"+"x" 'Paso de la matriz.

17)

"d.2"=20 'Diámetro de la espiga.

18)

"L_2"=1.75*"d.2" 'Longitud de la espiga.

19)

"L"=60 'Longitud de punzones.

20)

"d"=5 'Diámetro mínimo del punzón.

21)

"t"=1.2 'Espesor del material.

22)

"Kc"=24.6074 'Fuerza de rotura por cizallamiento.

23)

"d_tornillo"=8 'Diámetro del tornillo.

24)

"Posición _t"="d_tornillo"*1.5 'Posición de los taladros.

25)

"d_pasadores"="d_tornillo"-2 'Diámetro de los pasadores.

26)

"Posición_p"="d_pasadores"*1.5 'Posición de los pasadores.

27)

"Ho"=0.065*"t" 'holgura entre matriz y punzón. Siendo 0.065 el valor que procede del tipo de material.

8.2.

ARCHIVO MAESTRO MATRIZ.

28)

"F"=4589.2595 'Fuerza de corte total.

29)

"t"=1.2 'Espesor del fleje.

30)

"Kc"=24.6074'Fuerza de rotura por cizallamiento.

31)

"x"=1.25 * "t" 'Espacio entre pieza y borde de la tira.

32)

"L"=32 'Largo de pieza a cortar.

33)

"W"=30 'Ancho de la pieza a cortar.

34)

"P"="L"+"x" 'Paso de la matriz.

35)

"B"="W"+(2*"x") 'Ancho del fleje.

36)

"E"=(0.6)*("F"^(1/3)) 'Espesor de la matriz de corte.

37)

"E_1"=(0.8*"E")+8 'Espesor de la placa porta matriz.

41 | P á g i n a

38)

"E_2"=12' Espesor del extractor guía. La fórmula correspondiente es (0.7*"E")+3 y se obtiene un valor de 9,979 5. El valor a ocupar será de 12 ya que éste es el valor mínimo que debe de tener.

39)

"E_3"=(2*"t")+3 'Espesor de las guías.

40)

"A_2"=30 'Ancho aprox. de las guías.

41)

"C_1"=3*"B" 'Largo de las guías.

42)

"h_3"=0.5*"t" 'Juego de entrada del fleje.

43)

"h_1"=(2/4)*"t" 'Parte recta del corte de la matriz.

44)

"h"=1.5*"t" 'Altura del tope.

45)

"n_1"=0.8 'Cte. punzón circular.

46)

"d_1"=5 'Diámetro punzón circular.

47)

"S_1"=("Kc"*"t"/"E")^(1/2)*("n_1"*"d_1") 'Separación S entre punzones o al borde de la matriz de corte.

48)

"n_2"=1.2 'Cte. punzón T.

49)

"d_2"=37.7359'Diámetro equivalente punzón T.

50)

"S_2"=("Kc"*"t"/"E")^(1/2)*("n_2"*"d_2") 'Separación S entre punzones o al borde de la matriz de corte.

51)

"C"="S_1"+"S_2"+"P"+"L" 'Largo de la matriz de corte.

52)

"A"="b"+(2*"A_2") 'Ancho de la matriz de corte.

53)

"c_4"="C" 'Ancho de la placa porta matriz.

54)

"A_1"="A"+"M" 'Largo de la placa porta matriz.

55)

"M"=40 'Cte.

56)

"d_tornillo"=8 'Diámetro del tornillo.

57)

"Posición _t"="d_tornillo"*1.5 'Posición de los taladros.

58)

"d_pasadores"="d_tornillo"-2 'Diámetro de los pasadores.

59)

"Posición_p"="d_pasadores"*1.5 'Posición de los pasadores.

60)

"Ho"=0.065*"t" 'holgura entre matriz y punzón. Siendo 0.065 el valor que procede del tipo de material.

Nota: al ser guardados en archivo .txt las ecuaciones deben quedar sin el número de ecuación. Si una vez vinculado el archivo y marcada la casilla “Solución orden automático” marca error o un resultado no se visualiza, basta con cargar la ecuación manualmente. Nota: se recomienda generar primero el croquis de la pieza antes de importar las ecuaciones.

42 | P á g i n a

9.

TIRA DE MATERIAL.

Imagen 9.1. Rejilla de desperdicio.

Paso 1: abrir el programa Solid Works, el menú archivo

permite manipular la

información de algún modelo contenido en un archivo previamente generado o crear desde su origen un archivo de un modelo nuevo. Al entrar al menú archivo, se presentan las siguientes opciones activas (Imagen 9.2).

Iniciar nuevo modelo

Imagen 9.2. Menú archivo.

Paso 2: en el menú archivo – nuevo – elegir la opción “Pieza” y aceptar (Imagen 9.3).

43 | P á g i n a

Imagen 9.3. Nuevo documento Solid Works.

Paso 3: dentro del menú de persiana dar clic en el menú herramientas – ecuaciones; en el cuadro de diálogo “Ecuaciones - variables globales y cotas” dar clic en importar - buscar y seleccionar el archivo previamente generado con el nombre de “ARCHIVO MAESTRO MATRIZ.” Dar clic en abrir y una vez abierto el archivo dar clic en importar, asegúrese de seleccionar la casilla “Solucionar orden automático” para evitar error por orden de ecuaciones y verificar que estén activadas las opciones “Vínculo a archivo externo” y “Reconstruir automáticamente”, dar clic en aceptar. (Imagen 9.4).

Imagen 9.4. Cuadro de diálogo ecuaciones.

44 | P á g i n a

Paso 4: se realiza el croquis siguiente con las herramientas: “Círculo y Línea”

, que contenga la figura de la pieza a troquelar, esto en el plano planta, tomando como punto de partida el origen (Imagen 9.5) (con dimensiones aproximadas).

Imagen 9.5. Croquis del fleje.

Paso 5: a las cotas que dimensionan los sobrantes de la rejilla de desperdicio se les asignan las ecuaciones, seleccionando el comando cota inteligente, en el cuadro emergente “Modificar” borrar el número que aparece y escribir un “=”, irse a variables globales y elegir la correspondiente o después del igual escribir la letra de la variable para hallarla más fácilmente (Imagen 9.6).

Imagen 9.6. Asignación de variables para la tira del material.

45 | P á g i n a

Nota: en adelante las variables serán asignadas de la misma manera y sólo se mostrará la variable a asignar.

Paso 6: para definir totalmente el croquis se generan líneas de referencia seleccionando el comando línea constructiva partiendo del centro de la línea vertical con longitud similar a las líneas horizontales de la tira (1), la siguiente línea de referencia se parte de la mitad del rectángulo creado hacia el extremo contrario (2) (Imagen 9.7), con las cuales se definirán el paso y las relaciones de simetría que se realizan seleccionado uno de los dos círculos y la línea constructiva horizontal con Ctrl de por medio (Imagen 9.8).

2 1

Imagen 9.7. Líneas de referencia

46 | P á g i n a

Imagen 9.8. Referencias de simetría.

Paso 7: finalmente el croquis quedará totalmente definido asignándole todas las ecuaciones y relaciones geométricas y se cierra la tira de material (Imagen 9.9). “P” “X”

“B”

Imagen 9.9. Asignación total de las variables.

Paso 8: en la pestaña de operaciones, se selecciona el comando extrusión para realizar dicha operación a una dimensión arbitraria, a continuación en el gestor de diseño “Feature manager” se busca y se selecciona saliente-extruir1 dando doble clic en

para visualizar el

espesor de la pieza, hacer doble o triple clic sobre la cota y asignar la variable correspondiente (Imagen 9.10).

47 | P á g i n a

“t”

Imagen 9.10. Gestor de diseño.

Nota: si no se visualiza algún cambio después de asignarle el espesor dar clic en “Reconstruir” . “En adelante los valores de los espesores de las diferentes placas se asignarán de la misma manera”.

Guardar el archivo con el nombre de “TIRA DE MATERIAL”.

10.

PORTA MATRIZ.

Misión: la placa porta matriz es el elemento sobre el cual van montados todos los demás componentes, y a su vez, descansa sobre la bancada de la prensa durante la fase de trabajo. Para el resto del troquel, la base y los elementos que lleva montados hacen la función de apoyo, puesto que recibirán toda la fuerza de transformación de la prensa que se aplica sobre ella. Sobre la base inferior se montan las columnas guía que sirven como referencia de centrado entre la parte superior e inferior (parte móvil / parte fija). Así mismo, dicha base tiene la misión de absorber y neutralizar todas las fuerzas que inciden sobre su superficie durante la transformación. La base inferior igual que la superior, han de ir fuertemente fijadas a la prensa utilizando tornillos o bridas, ambas placas han de quedar alineadas y centradas entre sí por medio de dichas columnas de centrado. 48 | P á g i n a

Mecanizado: como en la mayoría de los casos, el mecanizado del armazón o porta matriz se realiza partiendo de fundición o material en bruto que posteriormente se mecaniza hasta dejarlo a las medidas indicadas en el plano. En otros muchos casos también se puede optar por la compra de armazones normalizados que se adapten a nuestras necesidades.

Dimensiones: en general, el dimensionado de la base inferior conviene que sea bastante generoso, puesto que ha de resistir fuertes impactos y estará sometida a esfuerzos de todo tipo.

Materiales de construcción: cuando se trata de matrices de pequeñas y medianas dimensiones es posible emplear acero suave de construcción o armazones normalizados de fundición. Para matrices de tamaño grande siempre es más barato y práctico utilizar fundición. Los materiales más utilizados son los siguientes:

a. F111 UNE o 1015 AISI/SAE para matrices de pequeño tamaño. b. F112 UNE o 1020 AISI/SAE para matrices de mediano tamaño. c. Fundición para matrices de gran tamaño.12

12

(Arribas, Diseño y definición del proceso de fabricación de un utillaje., 2011, págs. 11,12).

49 | P á g i n a

Imagen 10.1. Porta matriz.

10.1. MODELADO DE PORTA MATRIZ. Paso 1: abrir un archivo nuevo y guardar

con el nombre de “PORTA MATRIZ.”

(repetir el paso 1 de la tira de material para vincular el "ARCHIVO MAESTRO MATRIZ.”), realizar el croquis de un rectángulo (herramientas - croquis croquis, acotar

), elegir el plano planta para hacer el

y vincular los valores (Imagen 10.2).

“C”

“A_1” Imagen 10.2. Variables porta matriz.

50 | P á g i n a

Paso 2: realizar una extrusión a una distancia cualquiera (menú - operaciones)

y

vincular el valor correspondiente (Imagen 10.3).

“E_1”

Imagen 10.3. Valor de la extrusión porta matriz.

Paso 3: generar sobre la cara superior de la extrusión realizada en el paso anterior la figura de la pieza a ser troquelada y generar una equidistancia externa de 1mm, esto para hacer coincidir la abertura de la placa porta matriz con la abertura en la cara inferior de la matriz de corte; vincular las ecuaciones a las dimensiones correspondientes (Imagen 10.4).

51 | P á g i n a

Equidistancia

“P”

“A_1”*(1/2) “S_2”

Imagen 10.4. Pasos para crear la equidistancia.

Paso 4: mediante la operación de extrusión de corte

seleccionar el croquis

generado por la equidistancia y realizar la operación de corte por todo (Imagen 10.5).

Imagen 10.5. Extrusión de corte.

52 | P á g i n a

Paso 5: generar y localizar los taladros para los pernos mediante la operación de asistente para taladrado (menú – operaciones

), el cuadro “Especificaciones de taladrado”

se llena de la siguiente manera: Tipo de taladro: Taladro, Estándar: ISO, Tipo: Márgenes del tornillo, Tamaño: M6, Ajuste: Normal y en Condición final: Por todo (Imagen 10.6).

Características del taladro.

Define las posiciones de los taladros.

Norma

Distancia a la que el taladrado tendrá efecto. Imagen 10.6. Parámetros para taladrado de pasadores.

Paso 6: seleccionar la pestaña “Posiciones” para colocar todos los taladros próximos a su posición y posteriormente acotar mediante “Cota inteligente” (Imagen 10.7).

53 | P á g i n a

“Posición_p”+20 “Posición_p”

“C”/2

Imagen 10.7. Asignación total de variables para porta matriz.

Paso 7: para terminar la operación de taladrado dar clic en

en “Cota” y

posteriormente en “Posición de taladro”. Paso 8: generar y localizar los taladros para los tornillos mediante la operación de asistente para taladro (menú – operaciones

), el cuadro “Especificación de taladro” se llena

de la siguiente manera: Tipo de taladro: Tapón recto, Estándar: ISO, Tipo: Taladro roscado, Tamaño: M8 y en Condición final: Por todo (Imagen 10.8).

54 | P á g i n a

Imagen 10.8. Parámetros para taladrado de roscas.

Paso 9: seleccionar la pestaña “Posiciones” para colocar todos los taladros próximos a su posición y posteriormente acotar mediante “Cota inteligente” (Imagen 10.9). Para terminar la operación de taladrado dar clic en

en “Cota” y posteriormente en “Posición de taladro”.

55 | P á g i n a

“Posición_t”+20

“C”*(3/4)

“Posición_t”

Imagen 10.9. Posición de los taladros.

(En adelante todos los modelos de las placas, primero se visualizarán en el plano correspondiente a la combinación de teclas “Ctrl+5” antes de generar algún corte u operación de barrenado, esto para asegurar una adecuada localización y evitar interferencias de los taladros, así como de la localización del contorno de la pieza a obtener).

56 | P á g i n a

11.

MATRIZ DE CORTE.

Las piezas antes de ser cortadas sufren una deformación, inmediatamente después del corte sufren una recuperación elástica tan vigorosa que las piezas quedan retenidas lateralmente dentro del contorno de la figura matriz. Fácilmente se comprende que la acción del corte de una segunda pieza presionará sobre la primera pieza cortada facilitando su expulsión; sin embargo, el esfuerzo requerido en el segundo corte será superior al primero, ya que se suma al esfuerzo cortante la resistencia lateral, por fricción, de la primera pieza cortada. Si este se repite varias veces a lo largo del espesor de la placa matriz, se desarrolla un gran esfuerzo lateral en dicha placa, que puede originar la rotura de la misma. Por otra parte el esfuerzo cortante habrá aumentado considerablemente.

Con el fin de obviar esta dificultad, todo el contorno cortante de la matriz va experimentando un aumento paulatino conforme va aumentando el espesor de la placa (Imagen 11.1) de manera que al descender la pieza a lo largo de ésta la resistencia de fricción lateral va disminuyendo, siendo despedidas al final las piezas por el fondo. De modo que no trabaja nada más que la parte superior de la placa y así mismo el punzón fricciona solamente en la arista matriz superior.13

Imagen 11.1. Tres formas de ángulo de salida; (López Navarro, 1976, pág. 19).

En este caso, la mecanización del ensanchamiento o descarga se puede realizar por medio de erosión de hilo o penetración, o bien, al torno si es cilíndrica. Este sistema de descarga presenta la ventaja de que si se hace con erosión de hilo no habrá que hacer electrodos.

13

(López Navarro, 1976, pág. 19).

57 | P á g i n a

Materiales de construcción:

a. F-112 UNE o 1020 SAE para placas de tamaño grande b. F- 114 UNE o 1045 SAE para placas de tamaño mediano. c. F-522 UNE o L6 AISI/SAE para placas de tamaño pequeño. d. F- 522 o L6 AISI/SAE Templado y Revenido HRc. 60-62, matrices de poca producción. e. F- 521 o L6 AISI/SAE Templado y Revenido HRc. 60-62, matrices de mediana producción. f.

1.3344 Templado y Revenido HRc. 62-64, matrices de alta producción.

g. Widia Matrices de gran producción. En cualquiera de los ejemplos anteriores siempre habrá que considerar otros factores, como por ejemplo: a. Matriz de mucha o poca producción. b. Vida total de la matriz. c. Matriz pequeña o grande. d. Tamaño de los segmentos14. Deberán proporcionarse dos pasadores únicamente en cada matriz o elemento que requiera un posicionamiento permanente y preciso. Deberán colocarse tan separados como sean posibles para efecto máximo de localización, de ordinario casi diagonalmente en esquinas opuestas. Se emplearán dos o más tornillos, dependiendo del tamaño del elemento montado. Es preferible colocar los tornillos y pasadores a 1½ veces sus diámetros desde los bordes exteriores del contorno de corte.15

14 15

(Arribas, Diseño y definición del proceso de fabricación de un utillaje., 2011, pág. 21) (W. Wilson, 1967, pág. 219)

58 | P á g i n a

Imagen 11.4. Matriz de corte.

11.1. MODELADO DE MATRIZ DE CORTE. Paso 1: abrir un archivo nuevo y guardar

con el nombre de “MATRIZ DE CORTE”

(repetir el paso 1 de la tira de material para vincular el archivo “ARCHIVO MAESTRO MATRIZ.”), realizar un croquis de un rectángulo (herramienta - croquis acotar

) en el plano planta,

y vincular los valores (Imagen 11.5).

59 | P á g i n a

“C” “A” Imagen 11.5. Valores para el croquis de matriz de corte.

Paso 2: realizar una extrusión a una distancia cualquiera (menu - operaciones)

y

vincular el valor correspondiente (Imagen 11.6).

“E”

Imagen 11.6. Para la extrusión de la matriz de corte.

60 | P á g i n a

Paso 3: generar sobre la cara superior de la extrusión realizada en el paso anterior la figura de la pieza a troquelar con las dimensiones indicadas (Imagen 11.7), la holgura en los taladros donde entrarán los punzones circulares se realiza con una equidistancia externa a la cual se le asignará el valor de “ Ho”. La equidistancia debe hacerse mediante el trazo de círculos concéntricos con respecto a los círculos realizados

y colocándoles posteriormente sus

respectivas cotas, y no por medio de “Equidistanciar entidades”.

“Ho”

“P”

“S_2” “A”/2

Imagen 11.7. Asignación de las tolerancias para la matriz de corte.

Paso 4: generar un corte doble a una equidistancia de 0.60mm (Operaciones-extruir corte-dar clic en la pestaña “Plano de croquis” y seleccionar “Equidistancia”) dar clic en invertir lado en la zona de la “Equidistancia”

y con un ángulo de salida de 2° a través de la placa

matriz, verificar que la opción “Ángulo de salida hacia afuera” esté activa (Imagen 11.8).

61 | P á g i n a

©©© ©©© ©©©

Imagen 11.8. Operación para ángulo de salida de matriz de corte.

Paso 5: asignar la variable h_1 que es la parte de la matriz, donde se efectúa el corte (Imagen 11.9).

62 | P á g i n a

“h_1”

Imagen 11.9. Asignación de la variable de la parte recta de la matriz.

Paso 6: asignar las operaciones de taladrado para los pernos localizadores, llenar el cuadro de diálogo de “Especificación de taladro” (Imagen 10.6) y especificar su localización con las ecuaciones vinculadas (Imagen 11.10). Dar clic en

en “Cota” y posteriormente en

“Posición de taladro”.

“C”/2

“Posición_p” Imagen 11.10. Posición de los taladros para pasadores.

63 | P á g i n a

Paso 7: especificar los valores correspondientes para los taladros de los tornillos en el cuadro de diálogo “Especificación de taladro” (Imagen 10.6), pero cambiando el “Tamaño” por “M8” y en “Ajuste” indicar “Cerrar”, especificar la localización (Imagen 11.11). Dar clic en

en

“Cota” y posteriormente en “Posición de taladro”.

“C”* (3/4)

“Posición_t” Imagen 11.11. Posición de los taladros para roscas.

Paso 8: generar el taladro donde se localizará el tope que limitará el avance con los parámetros y posición (Imagen 11.22 e Imagen 11.33). Dar clic en

en “Cota” y

posteriormente en “Posición de taladro”.

64 | P á g i n a

Imagen 11.22. Valores para cuadro de dialogo de taladro para tope.

“A”* (1/2) Imagen 11.33. Posicionamiento de tope guía.

NOTA: Las cotas 9,97 y ø5 son generadas automáticamente después de realizar la operación del taladrado

65 | P á g i n a

12.

TOPE QUE LIMITA EL AVANCE.

Retensor de perno o tope que limita el avance, éste es el sistema más elemental de retensores de tira de material; su empleo es muy corriente, y en velocidades relativamente pequeñas (150 golpes/min), proporciona un trabajo bastante eficiente, sin embargo, con su empleo es necesario adiestrar operarios, ya que de lo contrario muchas piezas salen defectuosas, existiendo además el riesgo de romper los punzones más débiles de la matriz al punzonar en malas condiciones. De aquí que se le apliquen preferentemente en matrices robustas y de forma sencilla, para reducir el peligro de posibles averías cuando existe una distracción o falta de habilidad en el operario. Por otra parte, el empleo de este tope exige que la pieza tenga un perfil regular y amplio; de lo contrario, su empleo es difícil y arriesgado.

El sistema consiste en un perno construido en acero plata, templado y ajustado en la placa matriz, cuya cabeza sirve como retensor; su posición determina el paso de la tira de material, quedando ésta enganchada al tope cada vez que se desprende de los punzones. Para poder afinar el paso con exactitud, es frecuente construir los pernos con cabeza excéntrica respecto de la caña; de esta manera, basta con hacerlo girar para afinarlo en su posición crítica16.

El avance de la tira de material puede limitarse mediante topes fijos o ajustables, clavijas de ajuste, palpadores, cortadores laterales o alimentadores automáticos. “La elección de la limitación de avance depende de la herramienta cortante y de la precisión que se pida a las piezas”.17

16 17

(López Navarro, 1976, pág. 53). (Robert, 1979, pág. 42).

66 | P á g i n a

Imagen 12.1. Tope guía.

12.1. MODELADO DE TOPE QUE LIMITA EL AVANCE. Paso 1: abrir un archivo nuevo y guardar

con el nombre de “TOPE” (repetir el paso

1 de la tira de material para vincular el archivo “ARCHIVO MAESTRO MATRIZ.”), realizar el croquis de un perfil (herramienta - croquis

) en el plano alzado (Imagen 12.2) y vincular las

ecuaciones con las dimensiones correspondientes.

67 | P á g i n a

“h”

“E”

Imagen 12.2. Asignación de variables para tope guía.

Paso 2: con la operación de revolución de saliente

generar la forma del tope

(Imagen 12.3).

Imagen 12.3. Operación de revolución de perfil para perno guía.

68 | P á g i n a

Paso 3: con la operación de redondeo (menu – operaciones)

se redondea la

parte inferior del tope con un valor de 2.5mm (Imagen 12.4).

Imagen 12.4. Redondeo de la parte inferior del tope guía.

Paso 4: se genera un nuevo croquis en el plano planta. La excentricidad del tope se crea realizando una linea horizontal con una distancia del centro de 4 mm, con “Arco de 3 puntos” se reliza una media luna indicando como los puntos donde nace el arco las intersecciones generadas por la línea horizontal y el tercer punto será el extremo de la circunferencia del tope, esta media luna marcará la sección a cortar con la operación de corte (Imagen 12.5e Imagen 12.6).

69 | P á g i n a

3

1 2

Imagen 12.5. Croquis de la media luna del tope.

Imagen 12.6. Excentricidad del tope.

70 | P á g i n a

13.

GUÍAS DEL FLEJE.

Generalidades: las reglas guías de banda son uno de los componentes más característicos de las matrices progresivas. Se construyen con el fin de guiar longitudinalmente y transversalmente a la tira de material en su desplazamiento por el interior de la matriz. Las características de acabado no acostumbran ser de gran dificultad, si bien la separación entre las dos reglas una vez montadas deberá permitir el avance de la banda, para lo cual, dicha separación siempre será superior a la anchura del fleje en +0.5 mm aproximadamente; esta holgura o tolerancia se deja con el fin de que la banda no quede frenada en su interior debido a posibles curvaturas, rebabas u otras deficiencias que pueda tener. En general la tolerancia a la que se refiere el texto con anterioridad acostumbra a ser de entre 0.5 y 1 mm del espesor (piezas de distancia) dependiendo de las características de la matriz, del tipo de material, de su anchura, de su espesor, etc. El tratamiento térmico más adecuado (templado y revenido o nitrurado) es aquel que impide un desgaste prematuro de sus paredes que pueda dificultar el buen deslizamiento de la banda por su interior.

Materiales: los materiales más adecuados para su construcción son:

a. F- 114 UNE o 1045 AISI/SAE (nitrurado, templado y revenido HRc.48-50) para reglas de tamaño grande. b. F-522 UNE o L6 AISI/SAE (templado y revenido HRc.54-56) para reglas de tamaño pequeño18.

18

(Arribas, Diseño y definición del proceso de fabricación de un utillaje., 2011, págs. 15, 16)

71 | P á g i n a

Imagen 13.1. Guías para fleje.

13.1. MODELADO DE GUÍAS DEL FLEJE. Paso 1: abrir un archivo nuevo y guardar

con el nombre de “GUÍAS” (repetir el paso

1 de la tira de material para vincular el archivo “ARCHIVO MAESTRO MATRIZ.”), realizar un croquis del perfil de las guías en plano planta (herramienta - croquis

) y vincular las

ecuaciones a las dimensiones correspondientes, se genera una línea constructiva paralela (Imagen 13.2). Nota: se vincula el valor de la ecuación “C” en lugar del valor de la ecuación “C_1” con el objetivo de que el área de contacto entre las piezas sea mayor, ya que en la tabla 7.2 se hace referencia a que la longitud de las guías de corte puede sobresalir de la matriz de corte.

72 | P á g i n a

“t”

“C”

“A_2”-(“h_3”/2) “A”/2

Imagen 13.2. Asignación de variables para guías de fleje.

Paso 2: mediante la operación de “Simetría de entidades”

se

generará una copia del perfil, seleccionando como entidades de simetría todas las líneas del perfil y en la casilla de “Con respecto a” seleccionar la línea constructiva, clic en

(Imagen 13.3).

73 | P á g i n a

Imagen 13.3. Operación de simetría.

Paso 3: generamos una extrusión y vinculamos la ecuación correspondiente (menú – operaciones)

(Imagen 13.4).

“E_3”

Imagen 13.4. Asignación de variable para extrusión de guías.

74 | P á g i n a

Paso 4: llenar el cuadro de “Especificación de taladro” para los valores de los taladrados (Imagen 10.6) y su localización de los pernos (Imagen 13.5). Dar clic en posteriormente en “Posición de taladro”.

en “Cota” y

“Posición_p”

“C”/2

Imagen 13.5. Posicionamiento de los taladros para pernos.

Paso 5: seguir lo indicado (Imagen 10.6) para los valores de los taladrados pero cambiando el “Tamaño” por “M8” y en “Ajuste” indicar “Cerrar”, indicar su localización (Imagen 13.6). Dar clic en

en “Cota” y posteriormente en “Posición de taladro”.

75 | P á g i n a

“C” *(3/4)

“Posición _t”

Imagen 13.6. Posicionamiento para los taladros de las roscas.

14.

EXTRACTOR GUÍA.

Generalidades: la placa guía-punzones ejerce tres funciones muy importantes: la primera es guiar los punzones es la segunda es pisar la banda o fleje y la tercera es extraer la banda de los punzones después de cortar. Con estas tres premisas mencionadas se evita el pandeo de los punzones, las ondulaciones de la banda y la extracción manual de ésta una vez cortada la chapa.

Esta placa del pisador debe reunir una serie de características importantes, tanto en funcionamiento como en construcción:

a. Buen guiado de los punzones. b. Correcto pisado de la banda anterior a su transformación. c. Suficiente fuerza de sus muelles al llevarlos (equivale al 5% aprox. de la de corte). 76 | P á g i n a

Dimensiones: existen variadas formas sobre la construcción de las placas pisadoras, puesto que estos elementos no tienen una normativa de carácter universal capaz de ser válida para todo tipo de matriz. Cada situación requiere su propia valoración y en función de ello se ha de diseñar y dimensionar la placa.

Materiales: los materiales más aconsejables para su construcción son:

a. F- 114 o F- 522 UNE o 1045 AISI/SAE para placas de tamaño pequeño. b. F-114 o F-112 UNE o 1045 o 1020 AISI/SAE para placas de tamaño mediano. c. F-112 o F11 UNE o 1020 AISI/SAE o Fundición para placas de tamaño grande19.

Imagen 14.1. Extractor guía.

19

(Arribas, 2011, págs. 17, 18, 19).

77 | P á g i n a

14.1. MODELADO DE EXTRACTOR GUÍA. Paso 1: abrir un archivo nuevo y guardar

con el nombre de “EXTRACTOR GUÍA” (repetir

el paso 1 de la tira de material para vincular el archivo “ARCHIVO MAESTRO MATRIZ.”), realizar un croquis de un rectángulo (herramienta - croquis

) en el plano planta, acotar

y

vincular los valores (Imagen 14.2).

“C”

“A” Imagen 14.2. Asignación de variables para el extractor guía.

Paso 2: realizar una extrusión a una distancia cualquiera (menú- operaciones)

y

vincular el valor correspondiente (Imagen 14.3).

78 | P á g i n a

“E_2”

Imagen 14.3. Asignación de variable de extrusión.

Paso 3: generar sobre la cara superior de la pieza extruida la figura de la matriz con las dimensiones indicadas (Imagen 14.4).

“P”

“S_2”

“A”/2 Imagen 14.4. Figura de la matriz en extractor guía.

79 | P á g i n a

Paso 4: con la operación de extruir corte

crear un corte a través de la placa de la

matriz (Imagen 14.5).

Imagen 14.5. Corte generado a través del extractor guía.

Paso 5: generar y localizar los taladros en el plano planta de la pieza (Ctrl+5) para los

pernos mediante “Asistente para taladro” (menú - operaciones)

. En el cuadro

“Especificación de taladro” se llena de la siguiente manera: (Imagen 14.6 e Imagen 14.7). Dar clic en

en “Cota” y posteriormente en “Posición de taladro”.

80 | P á g i n a

“Posición _p”

“C”/2

Imagen 14.6. Posicionamiento de taladros para pernos.

“C”*(3/4)

“Posición _t” Imagen 14.7. Posicionamiento de las roscas.

81 | P á g i n a

15.

PUNZONES.

Los punzones tienen por objeto realizar las máximas transformaciones (cortar, doblar, embutir entre otras operaciones), a fin de obtener piezas con una calidad acorde a las medidas indicadas en el plano.

En general, hay una serie de especificaciones o características que son comunes para todos los tipos y que deben respetarse escrupulosamente si se quiere obtener el máximo rendimiento de la matriz. Siempre será necesario que estén rectificados en su totalidad y sin marcas que puedan dificultar su trabajo (gripajes). También requerirán de un tratamiento térmico adecuado para darle una mayor resistencia al desgaste y durabilidad.

La altura total de los punzones puede variar entre cada tipo según sean las características generales de la matriz y de las transformaciones que realicen, en líneas generales las alturas están comprendidas entre 60 y 100 mm. Las características de su construcción siempre deben estar basadas en facilitar el mecanizado y reducir los tiempos de mantenimiento. Las principales características que deben reunir todo tipo de punzones son:

a)

Buena resistencia al desgaste.

b)

Facilidad de construcción y mantenimiento.

c)

Precisión de medidas.

d)

Buenos acabados superficiales.

e)

Buena sujeción y posicionamiento en la matriz.

f)

Dimensionado acorde a las fuerzas a las que está sometido.

g)

Buenos materiales de construcción.

h)

Adecuados tratamientos térmicos.20

Los punzones se afianzan en aperturas o en taladrados de la placa portapunzones. Esas aberturas tienen que ser mecanizadas exactamente perpendiculares a las superficies de la placa. Con objeto de que los punzones al subir la corredera de la prensa no sean

20

(Arribas, 2011, págs. 22, 23)

82 | P á g i n a

arrancados de la placa portapunzones están martillados por su extremo superior (cabezas recalcadas). Este recalcado se realiza en el caso de punzones fresados y limados, antes de proceder al temple. Los punzones que se fijan después de rectificados, deben ser recocidos por el extremo para el recalcado. Con objeto de que al calentar no se recueza todo el punzón, se sujeta su parte inferior entre dos placas de acero o se mantiene en agua. Si los punzones rectificados han sido fabricados de acero aleado, el recalcado de las cabezas se hará, después del rectificado, en estado recocido. El calor se aporta con una llama de gas o con un soplete de soldar. La cabeza tiene que recalcarse por todos lados uniformemente y bajo un ángulo de 45° (Imagen 11.2). Para la operación esta del recalcado de las cabezas en pequeños punzones de agujerear se han acreditado como muy convenientes unas mordazas especiales para esta operación (Imagen 11.3). Pueden adquirirse también, ya hechas, piezas redondas con la cabeza recalcada. En la abertura de la placa porta punzones se dispone un achaflanado de 45°. En este achaflanamiento se apoya el chaflán recalcado del punzón. Al acuñarse el punzón en la placa se igualan las irregularidades entre la cabeza y el chaflán. El punzón tiene que asentar exactamente a ángulo recto en la placa; su superficie frontal superior tiene que estar en un plano con la placa.21

Imagen 11.2. Punzón en una plaza portapunzones.

21

Imagen 11.3. Mordazas para recalcar cabezas.

(Robert, 1979, pág. 69). 83 | P á g i n a

15.1. MODELADO DE PUNZÓN CIRCULAR.

Imagen 15.1. Punzón circular.

Paso 1: dar clic en el menú herramientas –ecuaciones; en el cuadro “Ecuaciones, variables globales y cotas” clic en importar y seleccionar el archivo previamente generado con el nombre de “ARCHIVO MAESTRO PUNZÓN.”. Guardar con el nombre de “PUNZÓN CIRCULAR”, después de esto realizar el croquis del perfil en el plano alzado (Imagen 15.2) y vincular los valores correspondientes. Nota: se recomienda dibujar el croquis antes de importar las ecuaciones.

“L” Imagen 15.2. Perfil de punzón circular.

Paso 2: generar una revolución a dicho perfil

seleccionando como eje de

revolución la línea horizontal que parte del origen (Imagen 15.3).

84 | P á g i n a

“L”

Imagen 15.3. Operación de revolución.

15.2. MODELADO DE PUNZÓN EN FORMA DE T.

Imagen 15.4. Punzón en forma de T.

85 | P á g i n a

Paso 1: abrir un archivo nuevo y guardar con el nombre de “PUNZÓN EN FORMA DE "T” (repetir el paso 1 del punzón circular que vincula el “ARCHIVO MAESTRO PUNZÓN.”), realizar el croquis en el plano planta (Imagen 15.5).

Imagen 15.5. Croquis para punzón en forma de “T”

Paso 2: realizar una equidistancia interna que será gobernada por el valor de la holgura “Ho” (Imagen 15.6 e Imagen 15.7).

Imagen 15.6. Operación de equidistancia.

86 | P á g i n a

"Ho”

Imagen 15.7. Operación de equidistancia sobre el perfil en forma de T.

Paso 3: se realiza la extrusión del croquis interno una longitud cualquiera y se vincula la ecuación de “L”-5 (Imagen 15.8 e Imagen 15.9).

Imagen 15.8 Extrusión del croquis interno.

87 | P á g i n a

"L"-5

Imagen 15.9. Valor para la primera extrusión de punzón en T.

Paso 4: se realiza un croquis sobre el contorno de la operación de extrusión generada en el paso anterior y se realiza una equidistancia externa de 1.5mm del mismo (Imagen 15.10).

Imagen 15.10. Croquis inicial.

88 | P á g i n a

Paso 5: realizar una extrusión de 1.5 mm a partir del último croquis creado seleccionando el contorno 1 (Imagen 15.11).

Imagen 15.11. Operación de extrusión para punzón en forma de “T”.

Paso 6: realizar la operación de “Chaflán” desplegando el submenú de la operación “Redondeo” y seleccionar la operación “Chaflán”, asignar valores de “Distancia” de 1,5mm y “Ángulo” de 45°, seleccionar las aristas inferiores de la extrusión del paso 5 y tener habilitada la opción “Mantener operaciones”. Dar clic en (Imagen 15.12)

89 | P á g i n a

Imagen 15.12. Operación de chaflán para el recalcado del punzón en forma de “T”.

16.

BRIDA.

Generalidades: la finalidad de la brida es la de alojar y fijar en su interior todos los punzones que lleve la matriz. La fijación y posicionamiento de la brida a la base superior se hace por medio de tornillos y pasadores, teniendo especial cuidado en guardar un total paralelismo y perpendicularidad entre los punzones y sus respectivos alojamientos en la placa guía.

Para matrices de gran tamaño, no es aconsejable utilizar una sola brida de grandes dimensiones sino varios de menor tamaño que facilitarán su construcción y mantenimiento.

90 | P á g i n a

Formas y dimensiones: en principio, se puede decir que la brida no tiene unas medidas estándar en las que debe ser construida. Sus medidas dependen de la cantidad y tamaño de punzones que deba alojar y en general sus medidas exteriores acostumbran a ser las mismas de la placa matriz y el extractor guía. Su espesor puede oscilar entre un 20 y un 30 % de la longitud de los punzones. Materiales: el material empleado para la construcción de la brida es el acero suave al carbono. Cuando se deseé que los punzones vayan ajustados con apriete y en consecuencia con exactitud y rigidez, nos interesa más construirla en acero de más resistencia y tenacidad, tal como el acero semiduro. Pese a la gran exactitud que han de tener los vaciados donde se han de alojar los punzones, así como un buen control geométrico y dimensional, el porta punzones nunca se somete a tratamiento térmico de temple y revenido, pues, en ningún caso ha de soportar desgaste por rozamiento o fatiga.

Los materiales más adecuados son:

a. F- 114 UNE o 1045 AISI/SAE para placas de tamaño pequeño b. F- 112 UNE o 1020 AISI/SAE para placas de tamaño mediano c. F- 111 UNE o 1015 AISI/SAE para placas de tamaño grande22.

22

(Arribas, 2011, págs. 16, 17,224)

91 | P á g i n a

Imagen 16.1. Brida porta punzones.

16.1. MODELADO DE BRIDA. Paso 1: abrir un archivo nuevo y guardar con el nombre de “BRIDA PORTA PUNZONES” (repetir el paso 1 del punzón circular que vincula el “ARCHIVO MAESTRO PUNZÓN.”), se realiza el croquis de un rectángulo (herramienta - croquis

) en el plano planta, acotar

y vincular

los valores (Imagen 16.2).

92 | P á g i n a

“C”

“S” + “S” +33

Imagen 16.2. Croquis plano planta para brida.

Paso 2: realizar una extrusión a una distancia cualquiera (menú - operaciones)

y

vincular el valor correspondiente (Imagen 16.3).

93 | P á g i n a

“E_5”

Imagen 16.3. Operación de extrusión para brida.

Paso 3: generar sobre la cara superior de la extrusión realizada (Ctrl+5) la figura de la pieza a troquelar con las dimensiones indicadas, crear una equidistancia interna con el valor de “Ho” (Imagen 16.4).

94 | P á g i n a

“Ho” “P”

“S_2”

(“S”+“S”+33)/2

Imagen 16.4. Valor de la equidistancia.

Paso 4: se realiza un corte con la equidistancia interna y los perfiles de los círculos (Imagen 16.5).

95 | P á g i n a

Imagen 16.5. Operación de corte de la equidistancia en brida.

Paso 5: Realizar un chaflán de 1.5mm por 45° en el contorno de la figura “T” (Imagen 16.6).

Imagen 16.6. Chaflán de la figura en forma de “T”.

96 | P á g i n a

Paso 6: Realizar un chaflán en los perfiles circulares de 1.3mm por 30° y activar la casilla de invertir dirección (Imagen 16.7).

Imagen 16.7. Creación de caja para punzones.

Paso 7: asignar las operaciones de taladrado para los tornillos de sujeción, llenar el cuadro de diálogo de “Especificación de taladro” (Imagen 10.8) y especificar su localización con las ecuaciones vinculadas (Imagen 16.8). Dar clic en

en “Cota” y posteriormente en “Posición

de taladro”.

“Posición _t”

Imagen 16.8. Posicionamiento de las roscas.

97 | P á g i n a

Paso 8: especificar los valores correspondientes para los tornillos en el cuadro de diálogo “Especificación de taladro” (Imagen 10.6) y especificar la localización (Imagen 16.9). Dar clic en

en “Cota” y posteriormente en “Posición de taladro”.

“Posición _p”

Imagen 16.9. Posicionamiento de taladros para pasadores.

17.

PLACA DE APOYO.

Misión: la función básica de la placa de apoyo o sufridera consiste en absorber sobre su superficie los sucesivos impactos que recibe de los elementos que golpean sobre ella. Estos impactos se producen cada vez que los punzones cortan o doblan la chapa. Cuando el punzón impacta contra la chapa, la resistencia que opone el material es transmitida a la superficie de la placa sobre la que se apoya.

98 | P á g i n a

El requisito imprescindible en todas las placas sufrideras es que, éstas estén construidas con un material lo más tenaz posible o bien que estén templadas para resistir los impactos mencionados, también es muy importante que tengan una superficie generosamente mayor que los punzones o casquillos sobre los que descansan. En el caso de sufrideras de muy pequeño tamaño, los punzones o casquillos se clavaran sobre éstas y a su vez sobre las bases. Este fenómeno se puede agudizar siempre que se disponga de punzones o casquillos de cabeza pequeña y estos estén sometidos a fuertes impactos por razones de corte, doblado u otras transformaciones.

Mecanizado: aparte de las necesarias tolerancias dimensionales, tanto de longitud como de anchura o espesor, se debe poner especial atención en conseguir un máximo paralelismo entre las dos caras de trabajo para evitar que se produzca una falta de asiento de los elementos que se apoyan sobre la sufridera. Como en la mayoría de los casos, el mecanizado de las placas sufrideras se realiza partiendo de material en bruto, el cual llega con un excedente de unos 5 mm aproximadamente.

Forma y dimensiones: las formas y dimensiones exteriores de las placas sufrideras dependerán del tamaño de los segmentos o casquillos que descansen sobre ella, en casi todos los casos se dimensionan del mismo tamaño que la placa porta matrices.

También se debe tener en cuenta que la placa sufridera debe ser segmentada en pequeñas partes, siempre que su tamaño pueda representar dificultades de mecanizado o deformaciones elevadas en el tratamiento térmico.

Materiales: para la construcción de las placas de choque se emplean materiales que admitan el temple y que conserven así mismo tenacidad y cohesión en el núcleo. Un material adecuado y muy empleado es el acero al carbono del tipo F522 y el F114 debidamente templados a una dureza de 54-58 HRc.

Algunos matriceros optan por la elección de un acero indeformable de 100 a 120 [𝑘𝑔 · 𝑚𝑚2 ] para evitar el tratamiento térmico y el rectificado posterior de la placa. 99 | P á g i n a

Los materiales y tratamientos son:

a. F-114 UNE o 1045 AISI/SAE (bonificado) para tamaños grandes. b. F-522 UNE o L6 AISI/SAE (templado y revenido 56-58 HRc) para tamaños pequeños. c. F-524 UNE o L6 AISI/SAE (templado y revenido 56- 58 HRc) para tamaños pequeños (templado y revenido 56- 58 HRc) para tamaños medianos.

Considerando que las sufrideras del tipo “a” son de tamaño grande, es aconsejable que el tratamiento térmico a baja dureza, se realice antes del mecanizado para evitar las deformaciones posteriores al temple y el necesario rectificado.23

Imagen 17.1. Placa sufridera.

23

(Arribas, 2011, págs. 13, 14, 15)

100 | P á g i n a

17.1. MODELADO DE PLACA DE APOYO. Paso 1: abrir un archivo nuevo y guardar con el nombre de “PLACA DE APOYO” (repetir el paso 1 del punzón circular que vincula el “ARCHIVO MAESTRO PUNZÓN.”), realizar un croquis de un rectángulo (herramienta – croquis

) en el plano planta, acotar

y vincular

los valores (Imagen 17.2). “S” +”S” + 33

“C”

Imagen 17.2. Croquis sufridera.

Paso 2: realizar una extrusión a una distancia cualquiera (menú - operaciones)

y

vincular el valor correspondiente (Imagen 17.3).

101 | P á g i n a

“E_6”

Imagen 17.3. Operación de extrusión para placa sufridera.

Paso 3: asignar las operaciones de taladrado para los tornillos de sujeción, llenar el cuadro de diálogo de “Especificación de taladro” (Imagen 10.6), pero cambiando el “Tamaño” por “M8” y en “Ajuste” indicar “Cerrar” y especificar su localización con las ecuaciones vinculadas (Imagen 17.4). Dar clic en

en “Cota” y posteriormente en “Posición de taladro”.

102 | P á g i n a

“Posición _t”

Imagen 17.4. Localización de los taladros para roscado.

Paso 4: asignar las operaciones de taladrado para los pernos localizadores, llenar el cuadro de diálogo de “Especificación de taladro” (Imagen 10.6) especificar su localización con las ecuaciones vinculadas (Imagen 17.5). Dar clic en

en “Cota” y posteriormente en “Posición

de taladro”.

103 | P á g i n a

“Posición _p”

Imagen 17.5. Posicionamiento de pernos localizadores.

18.

PLACA PORTA PUNZONES.

Misión: La placa porta punzones tiene la misión de aglutinar en su superficie todas la placas y elementos que sujetan y montan los punzones que lleva el utillaje, además la base superior va sujeta al carro superior de la prensa que la inmoviliza y fija durante todo el proceso de trabajo. La base superior recibe directamente todo el movimiento de la prensa para que ésta lo transmita a los punzones y éstos transformen la chapa.

Forma y dimensiones: en general, las medidas exteriores de la base superior acostumbran a ser las mismas de la base inferior. En utillajes de pequeño y mediano tamaño casi siempre se tiende a normalizar sus medidas con la finalidad de facilitar su construcción.

104 | P á g i n a

Mecanizado: como en la mayoría de los casos, el mecanizado de la placa porta punzones se realiza partiendo de material en bruto (fundición o acero) con un excedente de 5 mm aproximadamente en todas sus caras. En otros muchos casos también se puede recurrir a la compra de armazones normalizados de fundición o acero que se adapten a las medidas de nuestras necesidades.

Materiales: se especifican a continuación los materiales más utilizados para este tipo de componente en función del tamaño total del utillaje:

a. F- 111 UNE o 1015 AISI/SAE matrices de pequeño tamaño. b. F- 112 UNE o 1020 AISI/SAE para matrices de mediano tamaño. c. Para matrices de gran tamaño: fundición especial con aleaciones de C 3%, Si 2% y Mg 0,75% con pequeños porcentajes de S y P. Dureza superficial Brinell en torno a 240 HBr y la resistencia a la tracción es de unos 80 [kg·mm2].24

Imagen 18.1. Placa porta punzones.

24

(Arribas, 2011, págs. 12, 13).

105 | P á g i n a

18.1. MODELADO DE PLACA PORTA PUNZONES. Paso 1: abrir un archivo nuevo y guardar con el nombre de “PLACA PORTA PUNZONES” (repetir paso 1 del punzón circular que vincula el “ARCHIVO MAESTRO PUNZÓN.”), realizar un croquis de un rectángulo en el plano planta (herramienta – croquis

), acotar

y vincular

los valores (Imagen 18.2). "S" + "S" + 33

"C"

Imagen 18.2. Croquis de placa porta punzones.

Paso 2: realizar una extrusión a una distancia cualquiera (menú - operaciones) vincular el valor correspondiente (Imagen 18.3).

106 | P á g i n a

,

"E_4"

Imagen 18.3. Operación de extrusión a placa porta punzones.

Paso 3: asignar las operaciones de taladrado para los tornillos de sujeción, llenar el cuadro de diálogo de “Especificación de taladro” y especificar su ubicación (Imagen 18.4). Dar clic en

en “Cota” y posteriormente en “Posición de taladro”.

107 | P á g i n a

“Posición _t”

Imagen 18.4. Localización de los taladros de roscado.

Paso 4: asignar las operaciones de taladrado para los pernos localizadores, llenar el cuadro de diálogo “Especificación de taladro” (Imagen 10.6), especificar su localización (Imagen 18.5). Dar clic en

en “Cota” y posteriormente en “Posición de taladro”.

“Posición _p”

Imagen 18.5. Localización de los taladros para pasadores.

108 | P á g i n a

Paso 5: realizar y localizar el taladro para la espiga de sujeción (Ctrl+5) (Imagen 18.6 e Imagen 18.7). Dar clic en

en “Cota” y posteriormente en “Posición de taladro”.

Imagen 18.6. Taladro roscado para espiga de sujeción.

109 | P á g i n a

“C”/2

("S" + "S" + 33) / 2

Imagen 18.7. Localización de taladro para espiga de sujeción.

19.

ESPIGA DE SUJECIÓN.

La superficie del cilindro pude ser completamente lisa como el de la figura a), o bien presentar una fuceta tallada como el de la figura b), que asegura su sólida fijación a la prensa. En otras ocasiones se suele construir con la parte central en forma de tronco de cono invertido como el de la figura c), que viene a hacer las veces de la faceta de la figura b) (Imagen 19.1).25

Imagen 19.1. Tipos de espigas para matrices; (López Navarro, 1976).

25

(López Navarro, 1976, pág. 35).

110 | P á g i n a

Con ayuda de la espiga de sujeción se unen las partes de las herramientas a la corredera de la prensa. Pueden estar hechos de una pieza con la placa superior, estar remachadas a ella, atornilladas o encajadas a presión. La espiga de sujeción debe tener una entalla o una torneadura en forma de gollete con la cual agarre el tornillo de fijación de la corredera de la prensa. 26

Imagen 19.2. Espiga de sujeción.

19.1. MODELADO DE ESPIGA DE SUJECIÓN. Paso 1: abrir un archivo nuevo y guardar con el nombre de “ESPIGA DE SUJECIÓN” (repetir el paso 1 del punzón circular que vincula el ARCHIVO MAESTRO PUNZÓN.”), realizar un croquis del perfil (herramienta - croquis

) (Imagen 19.3), en el plano alzado, acotar

y vincular los valores (dimensiones de Tabla 7.3).

26

(Robert, 1979, pág. 21).

111 | P á g i n a

Imagen 19.3. Perfil de espiga de sujeción, dimensiones obtenidas de la Tabla 2.1.

Paso 2: con la operación de revolución de saliente

generar el cuerpo de la espiga

(Imagen 19.4).

Imagen 19.4. Operación de revolución para perfil de espiga.

112 | P á g i n a

Paso 3: realizar un croquis en el plano alzado sobre el cuerpo de la espiga (Imagen 19.5).

Imagen 19.5. Croquis de fuceta en plano alzado.

Paso 4: dimensionar el croquis (Imagen 19.6).

Imagen 19.6. Dimensiones de fuceta.

Paso 5: realizar un corte doble que pase por todo el cilindro de la espiga (Imagen 19.7).

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Imagen 19.7. Corte a través de la espiga de sujeción.

Paso 6: realizar una operación de chaflán en la base y en la parte superior de la espiga (Imagen 19.8).

Imagen 19.8. Chaflán parte superior e inferior.

114 | P á g i n a

20.

CREACIÓN DE ENSAMBLAJE.

Imagen 20.1. Ensamble de troquel.

Paso 1: en el menú archivo – nuevo – y en el cuadro de diálogo "Nuevo documento de Solid Works" elegir la opción “Ensamblaje” y aceptar (Imagen 20.2).

Imagen 20.2. Menú nuevo documento de Solid Works.

115 | P á g i n a

Paso 2: para insertar las piezas, en la parte derecha de la ventana “Empezar ensamblaje” dar clic en “Examinar” y dar clic en el nombre del componente y colocarlo en el área de trabajo para visualizarse (Imagen 20.3), en la que se encuentran todos los componentes necesarios para ensamblar el troquel. NOTA: El punzón circular debe insertarse 2 veces.

Componentes seleccionados.

Localiza la ubicación del archivo.

Se visualiza un modelo antes de pertenecer al ensamble.

Imagen 20.3. Cuadro de diálogo insertar componente.

Nota: se recomienda ir añadiendo y ensamblando una parte a la vez.

116 | P á g i n a

1.

Porta matriz.

2.

Matriz de corte.

3.

Guías.

4.

Extractor guía.

5.

Placa porta punzones.

6.

Placa sufridera o placa de apoyo.

7.

Brida porta punzones.

8.

Punzón en forma de “T”.

9.

Punzón circular.

10.

Tope.

11.

Espiga de sujeción.

12.

Tira de material.

5

6

7

8

11

10

12

9

1

2

3

4

117 | P á g i n a

Imagen 20.4. Componentes insertados para realizar el ensamble.

Paso 3: se realizarán las relaciones de posición asegurando que en el gestor de diseño del componente, es decir, el elemento que será la base sobre el cual los componentes se irán relacionando, se encuentre con el signo “-”, que indica que es un elemento flotante y no con “f”, que significa que es un elemento fijo (Imagen 20.5). Esto permitirá agregar la relación de posición y orientar de manera adecuada al modelo.

Imagen 20.5. Elemento flotante.

Paso 4: de no encontrarse con el símbolo “-”, dar clic derecho sobre el nombre del modelo para que aparezca un submenú (Imagen 20.6) y seleccionar “Flotar”.

Imagen 20.6. Elemento fijo.

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Paso 5: una vez encontrándose el nombre del modelo con el símbolo “-” se realizan las relaciones de posiciones. Dar clic izquierdo sobre la cara a relacionar del porta matriz (Imagen 20.7) para desplegar un menú donde se localiza

, posteriormente dando clic se despliega el

menú relación de posición (Imagen 20.8).

Imagen 20.7. Comando relación de posición.

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Paso 6: en el menú “Relación de posición” seleccionar coincidente y el plano “Planta” (Imagen 20.8) y clic en

.

Elementos a relacionar.

Imagen 20.8. Cuadro de diálogo relación de posición.

Paso 7: se realiza éste mismo procedimiento con el plano “Alzado” con la cara posterior de la placa porta matriz para hacerla girar (Imagen 20.9). NOTA: de ser necesario, desactivar la opción o activar la opción “Invertir alineación de relaciones de posición”

, para hacer girar la pieza y que quede como

se desea.

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Imagen 20.9. Relación de posición plano alzado – cara frontal porta matriz.

121 | P á g i n a

Paso 8: se realiza una relación de coincidencia con el plano “Vista lateral” y la cara lateral de la placa (Imagen 20.10).

Imagen 20.10. Relación de posición plano vista lateral – cara lateral porta matriz.

Paso 9: se relaciona la matriz de corte con el porta matriz mediante la opción “Concéntrica” y seleccionando los taladros del mismo diámetro de cada placa agregar la relación mediante la opción concéntrica, repetir el procedimiento para el segundo taladro, con el fin de fijar la matriz con el porta matriz (Imagen 20.11 e Imagen 20.12).

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Imagen 20.11. Coincidencia concéntrica entre matriz de corte y porta matriz.

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Imagen 20.12. Coincidencia concéntrica entre matriz de corte y porta matriz.

124 | P á g i n a

Paso 10: finalmente se relacionan la cara inferior de la matriz con la cara superior del porta matriz con la opción de “Coincidente” (Imagen 20.13).

Imagen 20.13. Coincidencia entre matriz y porta matriz.

Paso 11: siguiendo éste mismo procedimiento se relacionan las guías, haciendo coincidir los taladros, los de rosca y pernos con sus respectivos, y posteriormente la cara inferior de las guías con la superior de la matriz de corte. Para relacionar el tope, se hace concéntrico el vástago con el taladro en la matriz, con ayuda del mouse, hacer girar el tope 180°, se hace paralela la cara plana del tope con la cara de la arista más larga de la matriz en forma de “T” y haciendo coincidente la cara de la matriz con la cara inferior de tope (Imagen 20.14 , Imagen 20.15 , Imagen 20.16 e Imagen 20.17). NOTA: Verificar que al momento de realizar las relaciones de posición el ensamble quede igual a la imagen correspondiente.

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Imagen 20.14 Relación concéntrica entre taladros de las guías y la matriz de corte.

Imagen 20.15 Relación entre las caras de las guías y la matriz de corte.

126 | P á g i n a

Imagen 20.16 Relación entre el lado plano del tope y la cara interna de la matriz.

Imagen 20.17. Ensamble de porta matriz, matriz, guías y tope.

Paso 12: se coloca la tira de material haciendo relación de posición entre la cara inferior de la tira de material y la cara superior de la matriz mediante la opción de “Coincidente” (20.18).

127 | P á g i n a

Imagen 20.18. Relación entre cara superior de matriz y cara inferior de tira de material.

Paso 13: mediante la opción de “Paralela” se relaciona el ancho de la tira de material con una cara del ancho de las guías, desactivar o activar la opción “Invertir alineación de relaciones de posición”

, para acomodar la tira de material (Imagen 20.19).

128 | P á g i n a

Imagen 20.19. Relación paralela entre caras de la matriz y tira de material.

Paso 14: se relaciona la excentricidad del tope con el contorno de la rejilla de desperdicio. Usar la opción “Concéntrica” para relacionar los taladros de la tira de material con los de la matriz de corte (Imagen 20.20 e Imagen 20.21).

129 | P á g i n a

Imagen 20.20. Relación entre tope y tira de material.

130 | P á g i n a

Imagen 20.21. Relación concéntrica entre la tira del material y la matriz de corte.

Paso 15: posteriormente y siguiendo procedimientos similares a los pasos 9 y 10 se relaciona el extractor guía con las guías, haciendo coincidir los taladros y la cara inferior del extractor con la cara superior de las guías (Imagen 20.22).

131 | P á g i n a

Imagen 20.22.Relación de extractor guía y guías del fleje.

Paso 16: los punzones circulares y el punzón en T se colocan como en los pasos anteriores junto con la brida, haciendo concéntricos los postes de los punzones circulares con los taladros en la brida y posteriormente hacer coincidente la cara superior del punzón con la cara superior de la brida, de ser necesario activar o desactivar la opción “Invertir alineación de relaciones de posición”

. Hacer coincidente una de las caras laterales del punzón en forma

de T con una de las caras del espacio destinado para este en la brida, hacer coincidir la cara frontal o posterior del punzón con la correspondiente en la brida, hacer coincidente el chaflán de la cabeza del punzón con el chaflán en la brida (Imagen 20.23, Imagen 20.24, Imagen 20.25, Imagen 20.26 e Imagen 20.27).

132 | P á g i n a

Imagen 20.23. Relación concéntrica entre punzones circulares y la brida.

Imagen 20.24. Relación de caras entre punzón y brida.

133 | P á g i n a

Imagen 20.25. Relación de caras laterales del punzón en T y la brida.

Imagen 20.26. Relación de las caras posteriores del punzón en T y la brida.

134 | P á g i n a

Imagen 20.27. Relación del chaflán del punzón en T y la brida.

Paso 17: la placa de apoyo se coloca haciendo coincidir la cara inferior de ésta con la superior de la brida, de la misma manera se hace coincidir los costados de ambas y se hacen concéntricos los taladros. Se hace coincidente la cara inferior de la porta punzones con la superior de la placa de apoyo, al igual que los costados y hacer concéntricos los taladros. Se hace concéntrica la espiga de sujeción y el taladro de la porta punzones, hacer coincidir la cara inferior de la espiga con la cara superior de la porta punzones (Imagen 20.28, Imagen 20.29, Imagen 20.30, Imagen 20.31, Imagen 20.32 e Imagen 20.33).

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Imagen 20.28. Relación entre las caras de la placa de apoyo y la brida.

Imagen 20.29. Relación concéntrica entre placa de apoyo y brida.

136 | P á g i n a

Imagen 20.30. Relación de caras entre el porta punzón y la placa de apoyo.

Imagen 20.31. Relación concéntrica entre la porta punzones y la placa de apoyo.

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Imagen 20.32. Relación concéntrica entre la espiga y la porta punzones.

Imagen 20.33. Relación entre caras de la espiga y la porta punzones.

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Paso 18: unir la parte del cabezal punzonador del troquel con la base matriz, haciendo concéntrico un vástago de los punzones circulares con su respectivo espacio del extractor guía, posteriormente con el mouse, hacer girar el cabezal punzonador 180°, se realizan operaciones de paralelismo entre las caras laterales y frontales de la porta punzones con las caras del extractor guía. Añadir una relación de distancia entre la cara inferior del punzón en T con la base de la porta matriz utilizando el comando “Distancia” e indicando una medida de 12mm (Imagen 20.34, Imagen 20.35, Imagen 20.36, Imagen 20.37 e Imagen 20.38).

Imagen 20.34. Relación concéntrica entre punzón circular y extractor guía.

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Imagen 20.35. Relación paralela entre las caras laterales de la porta punzones y el extractor guía.

Imagen 20.36. Relación paralela entre las caras de la porta punzones y el extractor guía.

140 | P á g i n a

Imagen 20.37. Relación de distancia entre el punzón en T y la base de la porta matriz.

Imagen 20.38. Ensamble de troquel.

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Paso 19: se insertan y se posicionan los componentes (tornillos y pernos guía) del cabezal punzador. En la pestaña de biblioteca de diseño derecha de la pantalla se elige la carpeta Toolbox

, ubicada en la parte superior lateral , ISO, Pernos y tornillos, Tornillos con

cabeza hueca hexagonal, Cabeza hexagonal hueca ISO 4762 (Imagen 20.39).

Imagen 20.39. Selección de componentes de Toolbox.

Paso 20: para insertar un componente de Toolbox simplemente se selecciona y se arrastra al área de gráficos, una vez en el área de gráficos se localiza los tornillos en el taladro que le corresponde para así generar de manera automática la relación de posición, para verificar que quede en la posición adecuada, debe aparecer el símbolo

lo que significa que quedará

completamente dentro del taladro (Imagen 20.40) y la longitud adecuada del tornillo se puede indicar arrastrando la regla que aparece a lo largo de éste o del lado izquierdo una vez colocado aparecen las opciones para indicar las especificaciones del tornillo, colocar en cada taladro roscado (Imagen 20.41). NOTA: Se recomiendo hacer zoom en la zona donde se colocara el tornillo, con el fin de obtener mayor precisión.

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Imagen 20.40. Posición de los tornillos.

Imagen 20.41. Dimensionado de los tornillos.

Paso 21: para la longitud de los tornillos se llena “Configurar componente” y posteriormente se da clic en

(¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. e ¡Error! No

se encuentra el origen de la referencia.). NOTA: Los tornillos del cabezal punzonador son de 25mm y los de la base son de 35mm.

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Muestra que tan detallada se visualiza. La rosca de los tornillos.

Imagen 20.42. Cuadro de diálogo configuración de componente de Toolbox del cabezal punzonador.

Imagen 20.43. Cuadro de diálogo configuración de componente de Toolbox de la base matriz.

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Paso 22: para colocar los pasadores se selecciona dentro de Toolbox-ISO-PasadoresParalelo-Pasador paralelo (endurecido) ISO-8734 y el cuadro de “Configurar componente” se llena con las especificaciones del tamaño y longitud, se colocan al igual que en los tornillos, en los taladros restantes (Imagen 20.44, Imagen 20.45 e Imagen 20.46). NOTA: Los del cabezal punzonador son de 32mm y los de la base son de 40mm.

Imagen 20.44. Cuadro configurar componente cabezal punzonador.

Imagen 20.45. Colocación de los pasadores.

145 | P á g i n a

Imagen 20.46. Troquel con los pasadores y tonillos colocados.

Paso 23: relacionar la cara superior plana de los pasadores con la cara superior tanto de la porta punzones como del extractor guía, siguiendo los pasos anteriores y haciendo una relación de coincidencia (Imagen 20.47, Imagen 20.48 e Imagen 20.49).

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Imagen 20.47. Relación de caras entre pasador y porta punzones.

Imagen 20.48. Relación de caras entre pasadores y extractor guía.

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Imagen 20.49. Troquel terminado.

148 | P á g i n a

21.

CREACIÓN DE LA VISTA EXPLOSIONADA DEL TROQUEL.

Paso 1: dar clic en el botón de vista explosionada dentro de la pestaña “Ensamblaje” Paso 2: seleccionar la espiga dando clic en ella, posteriormente del lado izquierdo de la ventana en la zona de “Configuración” seleccionar el eje “Y” como dirección del explosionado, dando clic en la zona de dirección y en la flecha verde que aparece en el ensamble, asignar el valor de 300mm como la “Distancia de explosión”, dar clic en “Aplicar” y “Listo” (Imagen 21.1). Nota: los elementos también se pueden seleccionar desplegando el árbol de componentes del ensamble y dar clic en el nombre del que se desea explosionar. Verificar que cada que se va a seleccionar un componente, esté activa la casilla de “Componentes del paso de explosión”

.

Si se eligiera mal un componente o una dirección, dar clic derecho en la casilla respectiva y dar clic en la opción “Borrar selecciones”.

Imagen 21.1. Explosión de la espiga de sujeción.

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Paso 3: seleccionar los tornillos y pasadores del cabezal punzonador, seleccionando el eje “Y” en dirección de la explosión, asignar un valor de 285mm, dar clic en “Aplicar” y “Listo” (Imagen 21.2).

Imagen 21.2. Explosión de los tornillos y pasadores del cabezal punzonador.

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Paso 4: seleccionar la placa porta punzones y asignarle una distancia de explosionado de 270mm en el eje “Y” y dar clic en “Aplicar” y “Listo” (Imagen 21.3).

Imagen 21.3. Explosión de la placa porta punzones.

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Paso 5: seleccionar la placa de apoyo y asignarle una distancia de explosionado 240mm en el eje “Y”, dar clic “Aplicar” y “Listo” (Imagen 21.4).

Imagen 21.4. Explosión de la placa de apoyo.

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Paso 6: seleccionar los punzones circulares y el punzón en T, asignarles una distancia de explosionado 195mm en el eje “Y” y dar clic “Aplicar” y “Listo” (Imagen 21.5).

Imagen 21.5. Explosión de los punzones.

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Paso 7: seleccionar la Brida y asignarle una distancia de explosionado de 180mm en el eje “Y”, dar clic “Aplicar” y “Listo” (Imagen 21.6).

Imagen 21.6. Explosión de la brida.

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Paso 8: seleccionar los tornillos y pasadores de la base matriz, asignarle una distancia de explosionado de 140mm en el eje “Y” y dar clic “Aplicar” y “Listo” (Imagen 21.7).

Imagen 21.7. Explosión de los tornillos y pasadores de la base matriz.

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Paso 9: seleccionar el extractor guía, asignarle una distancia de explosionado de 120mm en el eje “Y”, dar clic “Aplicar” y “Listo” (Imagen 21.8).

Imagen 21.8. Explosión del extractor guía.

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Paso 10: seleccionar el tope, las guías del fleje y la tira de material, asignarles una distancia de explosionado de 75mm en el eje “Y” y dar clic “Aplicar” y “Listo” (Imagen 21.9).

Imagen 21.9. Explosión del tope, guías de fleje y tira de material.

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Paso 11: seleccionar la tira de material y asignarle una distancia de explosionado de 100mm en el eje “Z”, dar clic “Aplicar” y “Listo” (Imagen 21.10).

Imagen 21.10. Explosión longitudinal de la tira de material.

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Paso 12: seleccionar la matriz de corte, asignarle una distancia de explosionado de 10mm en el eje “Y”, dar clic “Aplicar” y “Listo” (Imagen 21.11).

Imagen 21.11. Explosión de la matriz de corte.

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Paso 13: seleccionar la porta matriz, asignarle una distancia de explosionado de 55mm en el eje “Y” verificando que esté activa la opción “Invertir dirección”, dar clic “Aplicar” y “Listo” (Imagen 21.12).

Imagen 21.12. Explosión de la porta matriz.

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Paso 14: dar clic en

y presionar las combinaciones de teclas “Ctrl+1”, “Ctrl+3”, “Ctrl+5” y

“Ctrl+7”, para visualizar las diferentes caras de la vista explosionada (Imagen 21.13 e Imagen 21.14).

Imagen 21.13. Vista lateral del explosivo del troquel. (Ctrl + 3)

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Imagen 21.14. Explosivo del troquel.

162 | P á g i n a

22.

CORRECCIÓN DEL MODELADO DEL TROQUEL.

Imagen 22.1. La distancia crítica A no debe ser menos de 1.5 a 2 veces el grosor de la matriz.

Imagen 22.2 El área critica entre el agujero de la matriz y el borde exterior debe ser verificado contra los valores mínimos de la Tabla 22.1, y corregido el grosor T de la matriz si fuese necesaria.

Presión de impacto, toneladas

Área entre el borde y la abertura de la matriz, pulgadas cuadradas

10

0.25

20

0.5

50

1.0

75

1.5

100

2.0

Tabla 22.1. Área crítica mínima contra presión de impacto. 27

Nota: Realizando la proporción para 10 toneladas equivale a 0.25 pulgadas cuadradas. Sustituyendo valores en base a la Imagen 22.1, el espesor de la matriz de corte es de 9,970 85 mm, la distancia “A” de los punzones circulares a la arista de la matriz es de 28,8mm, por lo tanto 28,8mm> (2)*(9,970 85 mm)=19,941 7mm, quedando dentro de la especificación.

27

(W. Wilson, 1967, pág. 222).

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La distancia entre el punzón en forma de T y la arista de la matriz es de 31,58mm por lo que 31,58mm> (2)*(9,970 85 mm)=19,941 7mm, quedando dentro de la especificación. En base a la Imagen 22.2 el área crítica entre el agujero de la matriz y el borde exterior es de 261,22mm2 equivalente a 0,404 pulgadas cuadradas, por lo que para este troquel de 10 toneladas, el área crítica mínima es mayor al indicado en la Tabla 22.1, 0,404in2>0,25 pulgadas cuadradas. El troquel realizado es una ejemplificación del modelado utilizando las ecuaciones del punto 7 “DIMENSIONADO; CONJUNTO DE LA MATRIZ Y EL PUNZÓN.” de este tutorial. Es necesario centrar la espiga de sujeción con el centro de presión y eliminar el material excedente del troquel, para ello se modifica el dimensionado de las piezas: Paso 1: abrir el archivo “ARCHIVO MAESTRO PUNZÓN.”en formato txt., modificar la ecuación de “S_2” agregándole una resta de un valor de 34.0859, para quedar de la siguiente forma:  "S_2"=(("Kc"*"t"/"E")^(1/2)*("n_2"*"d_2"))-34.0859

Paso 2: abrir el archivo "ARCHIVO MAESTRO MATRIZ.” en formato txt., modificar nuevamente la ecuación “S_2” como en el Paso 1. Automáticamente las ecuaciones involucradas con “S_2” se modifican al igual que todas las piezas del troquel, lo que demuestra la ventaja de modelar en base a ecuaciones y vincularlas con los archivos .txt, guardar ambos archivos y corroborar que el ensamble de la ventana de Solidworks, ha sido modificado (Imagen 22.3, Imagen 22.4 e Imagen 22.55).

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Centro de presión

Imagen 22.3. Centro de presión en la matriz de corte.

“C” corregida

“S_2” corregida

Imagen 22.4. Cotas de las ecuaciones a corregir.

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Imagen 22.5. Troquel corregido.

23.

BIBLIOGRAFÍA.

Arribas, A. P. (2011). Diseño y definición del proceso de fabricación de un utillaje. Madrid: Universidad Carlos III de Madrid. Beer, F. P., E. Russell Johnston, J., & T.DeWolf, J. (2007). Mecánica de materiales. Mc Graw Hill. Ferrer Vera, J. (s.f.). Apuntes de la materia diseño de herramental impartida en ESIME Azcapotzalco. Groover, M. P. (2007). Fundamentos de manufactura moderna. Mc Graw Hill. López Navarro, T. (1976). Troquelado y estampación. Gustavo Gili, S. A. Robert, L. (1979). La construcción de herramientas. Lehrmittel, Alemania: Reverté S.A. W. Wilson, F. (1967). Principios fundamentales para el diseño de herramientas. Compañía Editorial Continental, S.A.

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