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MANUFACTURA I - TROQUELADO 246
Se define como troquelado o estampado al conjunto de
operaciones con las cuales sin producir viruta, sometemos una
lámina plana a ciertas transformaciones a fin de obtener una
pieza de forma geométrica propia
Este trabajo se realiza con troqueles en máquinas llamadas
prensas (generalmente de movimiento rectilíneo alternativo)
Las operaciones se subdividen en:
a) Corte o Punzonado (se realiza generalmente en frío)
b) Doblado y/o Curvado (se realiza generalmente en frío)
c) Embutido (puede realizarse en frío o en caliente)
El proceso es de alta producción y los materiales más usados son
láminas de acero y aleaciones ligeras
EL TROQUELADO O
ESTAMPADO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 247
EL TROQUELADO O
ESTAMPADO
.
MANUFACTURA I - TROQUELADO 248
EL TROQUELADO O
ESTAMPADO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 249
Para definir un ciclo de troquelado, es necesario:
1. Definir la forma de la pieza, que impone cierto número de
operaciones, de acuerdo con su complejidad
2. Determinar las dimensiones
3. Conocer el material del que se hará la pieza, su plasticidad y
elasticidad
4. La posibilidad de extraer fácilmente la pieza de la matriz.
EL TROQUELADO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 250
El punzonado es la operación de troquelado en la cual con herramientas
aptas para el corte se separa una parte metálica de otra.
La lámina, para que pueda ser cortada con punzón de acero templado,
debe tener un espesor menor o igual al diámetro del punzón.
Nota: En esta operación el operario no requiere ser calificado.
CORTE O PUNZONADO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 251
A) Punzón - que con su sección define el
contorno a cortar
B) Matríz
C) Guía - para la carrera del punzón
D) Guía - para la cinta de lámina a
trabajar.
NOTA: El filo de corte lo constituye el
perímetro exterior del punzón y el
perímetro interior de la matriz
CORTE O PUNZONADO
PARTES DE UN TROQUEL SENCILLO DE PUNZONAR
MANUFACTURA I - TROQUELADO 252
.
CORTE O PUNZONADO
DISPOSICIÓN CORRECTA E INCORRECTA
MANUFACTURA I - TROQUELADO 253
.
CORTE O PUNZONADO
DISPOSICIÓN CORRECTA
MANUFACTURA I - TROQUELADO 254
.
CORTE O PUNZONADO
DISPOSICIÓN CORRECTA
MANUFACTURA I - TROQUELADO 255
.
CORTE O PUNZONADO
DISPOSICIÓN CORRECTA
MANUFACTURA I - TROQUELADO 256
.
CORTE O PUNZONADO
DISPOSICIÓN CORRECTA
MANUFACTURA I - TROQUELADO 257
SOFTWARE PARA
DISPOSICIÓN AUTOMÁTICA
.
MANUFACTURA I - TROQUELADO 258
Valores mínimos del material que debe quedar alrededor
del recorte en láminas de acero (mm)
CORTE O PUNZONADO
No. Calibre Valor
mínimo (mm)
30 1.2
28 1.1
26 1
24 1
22 1.2
20 1.3
18 1.6
16 1.8
14 2.3
12 2.8
MANUFACTURA I - TROQUELADO 259
ESPECIFICACIÓN DE CALIBRES DE
LÁMINAS
No. Espesor de lámina Espesor de lámina
Calibre en Pula en mm.
Espesor de lámina Espesor de lámina
en Pula en mm.
No.
Calibre
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Espesor de lámina
en Pula
Espesor de lámina
en pulg.
0.2391
0.2242
0.2092
0.1943
0.1793
0.1644
0.1495
0.1345
0.1196
0.1046
0.0897
0.0747
0.0673
0.0598
0.0538
0.0478
0.0418
Espesor de lámina
en mm.
6.07
5.69
5.29
4.93
4.55
4.17
3.79
3.41
3.03
2.65
2.27
1.89
1.71
1.51
1.36
1.21
1.06
MANUFACTURA I - TROQUELADO 260
ESPECIFICACIÓN DE CALIBRES DE
LÁMINAS
No.
Calibre
Espesor de lámina
en pulg.
Espesor de lámina
en mm.
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
0.0359
0.0329
0.0299
0.0269
0.0239
0.0209
0.0179
0.0164
0.0149
0.0135
0.0120
0.0105
0.0097
0.0090
0.0082
0.0075
0.0067
0.0064
0.0060
0.91
0.83
0.76
0.68
0.60
0.53
0.45
0.41
0.37
0.34
0.30
0.26
0.24
0.22
0.20
0.19
0.17
0.16
0.15
MANUFACTURA I - TROQUELADO 261
En el trazado con el empleo de plantillas es conveniente
operar de modo que se desprecie la menor cantidad
posible de material.
A) Ejemplo de trazado con derroche excesivo de
material
B) Ejemplo de trazado con menor derroche de material
Es indispensable que el sentido de las fibras en el
material trazado sea el correcto, para favorecer la
elaboración del mismo sin disminuir la resistencia.
Por lo general, las láminas tienen forma rectangular.
Las fibras van dispuestas según la dimensión mayor
y, así, es fácil establecer su sentido.
A) Trazado de piezas 1 y 2, las cuales deben trabajarse
según el sentido de las fibras.
B y C) Disposición de las fibras de acuerdo con el
sentido correcto para el trabajo.
CORTE O PUNZONADO
NORMAS PARA EL TRAZADO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 262
El trazado con plantillas debe ser efectuado de
modo que se reproduzca el dibujo de las
diversas piezas segun una disposición que
consienta una rápida operación de corte.
A) Ejemplo de trazado que favorece la
operación de corte del material
B) Ejemplo de trazado que hace dificultoso el
corte de las piezas.
CORTE O PUNZONADO
NORMAS PARA EL TRAZADO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 263
Según Rossi, la holgura debe estar entre 5 y 13% del espesor de la placa;
en Inglaterra es normal usar los siguientes valores:
MATERIALES DE HOLGURA ENTRE PUNZÓN
LA LÁMINA Y MATRIZ
Latón 0.05 e
Hierro Dulce 0.07 e
Acero Dúctil 0.10 e
CORTE O PUNZONADO
JUEGO ENTRE PUNZÓN Y MATRIZ
MANUFACTURA I - TROQUELADO 264
Para conseguir perfiles exactos y limpios, habrá que observar,
además, las dos reglas siguientes:
1.- Para el corte de perfiles exteriores, la medida de la matriz ,
será la medida de la pieza (Ejemplo: D)
2.- Para el corte de perfiles interiores, la medida del punzón, será
la medida del agujero (Ejemplo: d)
Piezas con cortes exteriores e interiores
CORTE O PUNZONADO
JUEGO ENTRE PUNZÓN Y MATRIZ
MANUFACTURA I - TROQUELADO 265
Ángulos de escape en la matríz
El ángulo de escape depende fundamentalmente del material, espesor a cortar y del número de cortes.
1. El ángulo que comienza en la arista de corte se usa para metales blandos, como son: plomo,cobre, aluminio,
latón y bronce. Este tipo de ángulo no es recomendable debido a la imposibilidad de afilar la matriz
2. El ángulo que comienza despues de una parte recta igual a 2 o 3 veces el espesor de la placa que se quiere
cortar, se utiliza para metales duros como el hierro y el acero; los perfiles obtenidos con este ángulo son
exactos.
3. A partir de la arista de corte de la matriz y hasta una profundidad de 2 o 3 veces el espesor del material a
cortar existe una ligera conicidad, desde lo profundo la conicidad aumenta. Este ángulo es aplicable
para corte de metales muy duros, cuyas piezas no requieren contornos precisos.
CORTE O PUNZONADO
ÁNGULO DE ESCAPE
MANUFACTURA I - TROQUELADO 266
p - Perímetro de la figura ( mm )
s - Espesor de la lámina ( mm )
Q - Fuerza de corte ( N )
σR - Esfuerzo de rotura del material por tensión (N / mm2 )
σT - Esfuerzo de rotura del material por corte (N / mm2 )
Luego:
Q = p x s x σT
Considerando el rozamiento
Q’ = 1.2 Q
CORTE O PUNZONADO
FUERZA NECESARIA PARA EL CORTE
MANUFACTURA I - TROQUELADO 267
EJEMPLO:
Para cortar un agujero de 80 mm de diámetro en una lámina de
acero de 0.6 % de Carbono en estado recocido y de 3 mm de espesor,
Calcular la fuerza cortante necesaria.
SOLUCIÓN:
Para este material de tablas σT = 548.8 N / mm2
Y P = π d = π x 80 = 251.2 mm
Luego:
Q = 251.2 x 3 x 548.8 = 413,575.68 N
y Q’ = 1.2Q = 496,281.8 N , aprox. 51 ton.
CORTE O PUNZONADO
FUERZA NECESARIA PARA EL CORTE
MANUFACTURA I - TROQUELADO 268
RESISTENCIA A LA TENSIÓN Y AL
CORTE DE LOS MATERIALES
LAMINADOS MÁS COMUNES
por tensión (N/mm2)
MANUFACTURA I - TROQUELADO 269
PROBLEMA DE LA
ALINEACIÓN DE LA PRENSA
MANUFACTURA I - TROQUELADO 270
CÁLCULO DE LA FUERZA Y DE
SU LUGAR DE APLICACIÓN
Calcular la fuerza y el lugar de aplicación para el troquelado de la pieza
mostrada.
Material: Acero laminado 0.3%C
σT = 343 N/mm2 e = 2mm
Dirección de alimentación de la lámina
MANUFACTURA I - TROQUELADO 271
DEFINICIÓN DEL CENTROIDE
DE LÍNEAS
El centroide es un punto que define el centro geométrico de un objeto
x = x dL y = y dL z = z dL
dL dL dL
L
L
L
L
L
L
Notar que en todos los casos anteriores la localización C no necesariamente estará dentro del
objeto; sino que puede situarse en el espacio del exterior del objeto. También, los centroides de
algunas formas pueden especificarse parcial o completamente usando condiciones de simetría.
En los casos en que la forma tiene un eje de simetría, el centroide de la forma estará a lo largo del
eje. Por ejemplo, el centroide C para la línea mostrada en la figura derecha debe estar sobre el
eje y, ya que para cada elemento diferencial de longitud dL a distancia +x a la derecha del eje y,
hay un elemento idéntico a distancia - x a la izquierda. El momento total para los elementos en
torno al eje de simetría, por tanto, se cancelará; esto es, xdL = 0, demanera que x = 0. En los
casos en que una figura tiene 2 o 3 ejes de simetría, se deduce que el centroide estará en la
intersección de los tres ejeS.
MANUFACTURA I - TROQUELADO 272
CENTROIDES COMUNES
MANUFACTURA I - TROQUELADO 273
EJERCICIOS DE PUNZONADO
1. Para la pieza ilustrada calcula:
a) El valor de a
b) El valor de b
c) Ancho de lámina a utilizar
2. Para la pieza mostrada calcula:
a) La cantidad de piezas que pueden troquelarse en una
lámina de 8 pies de longitud
b) El % total de desperdicio de lámina
MANUFACTURA I - TROQUELADO 274
EJERCICIOS DE PUNZONADO
3. Para las piezas mostradas en la siguiente página y que
se producirán en gran serie (el material llegará en
bobinas) se pide:
a) Diseñar la disposición de la pieza para ser punzonada
de tal forma que se minimice el desperdicio.
b) Calcular el % de desperdicio de material
c) Calcular la fuerza de punzonado
d) Calcular el lugar de aplicación de la fuerza (definir
cuáles son los ejes x,y de referencia a utilizar)
Nota: Se producirá una pieza por cada golpe de la prensa.
MANUFACTURA I - TROQUELADO 275
EJERCICIOS DE PUNZONADO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 276
EJERCICIOS DE PUNZONADO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 277
OPERACIONES DE CORTE
CARACTERÍSTICAS
MANUFACTURA I - TROQUELADO 278
El doblado es la operación mas sencilla después de la del corte o
punzonado. Es necesario tener en cuenta:
1. El radio de curvatura: Se recomienda que el radio de curvatura interior
sea mayor o igual que el espesor de la lámina con el fin de no estirar
excesivamente la fibra exterior causando su ruptura.
DOBLADO Y/O CURVADO
CARACTERÍSTICAS
MANUFACTURA I - TROQUELADO 279
DOBLADO Y/O CURVADO
CARACTERÍSTICAS
2. Elasticidad del material: la pieza tiende a recuperar su forma natural.
MANUFACTURA I - TROQUELADO 280
DOBLADO Y CURVADO
COMBATE DEL RETORNO ELÁSTICO
a) y b) sobredoblado
c) deformación plástica en el doblez (láminas gruesas)
d) compresión del doblez
e) doblez con estirado
f) doblez a alta temperatura (disminuye el punto de cedencia)
MANUFACTURA I - TROQUELADO 281
DOBLADO Y/O CURVADO
DIVERSAS GEOMETRÍAS
MANUFACTURA I - TROQUELADO 282
TROQUEL CON MATRIZ TROQUEL CON MATRIZ
DE ACERO DE URETANO
DOBLADO Y/O CURVADO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 283
DOBLADO Y/O CURVADO
VARIOS TIPOS DE TROQUELES DE DOBLAR
MANUFACTURA I - TROQUELADO 284
.
DOBLADO Y/O CURVADO
TROQUEL PARA PUNZONAR, CORTAR Y DOBLAR
MANUFACTURA I - TROQUELADO 285
DOBLADO Y/O CURVADO
TROQUEL PARA PUNZONAR, CORTAR Y DOBLAR
MANUFACTURA I - TROQUELADO 286
El desarrollo en el plano de una lámina doblada se
calcula según el plano neutro de la misma
lámina (el plano neutro no sufre variación de
longitud en la operación de doblado.)
En el caso de doblado, no siempre el plano neutro
se halla en la mitad del espesor, sino que
puede resultar desplazado hacia el centro de la
curvatura en relación con el espesor de la
lámina.
Experimentalmente se ha observado que la
distancia “y” del plano neutro a la superficie
interior de la curva viene a ser igual a la mitad
del espesor S de la lámina cuando ésta no
supera 1mm:
Para s < 1mm, y = 1/2 s
Para espesores mayores habrá que calcular “y” de
la tabla de la siguiente página.
DOBLADO Y/O CURVADO
CÁLCULO DEL DESARROLLO EN EL PLANO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 287
Conociendo la longitud que han de tener las alas A
y B, y el radio de curvatura r; la longitud total L
desarrollada (que es la que hay que cortar en
la lámina) vendrá dada por:
L = A + B + (2π ( r + y)) / 4
En caso de que el ángulo de doblado fuese distinto
de 90°, la fórmula sería
L = A + B + (2π ( r + y)) ((180 - α ) / 360), siendo α
el ángulo de doblado.
El valor de “y” puede tomarse de la tabla siguiente:
r/s y
10 0.489
5 0.476
2 0.455
1.5 0.437
1 0.420
0.5 0.3775
0.2 0.3000
DOBLADO Y/O CURVADO
EJEMPLO DE CÁLCULO PARA UN DOBLADO A 90°
En esta tabla el
valor de la columna
Y es el coeficiente
por el que hay que
multiplicar s para
obtener “y”
MANUFACTURA I - TROQUELADO 288
L = (A + r + s) + (B + r + s) - 2(r+s) + (π/2)(r+y)
L = A1 + B1 - [ 2(r + s) - (π/2)(r+y) ]
y llamando K = 2(r + s) - (π/2)(r+y)
Para un doblez a 90°:
L = A1 + B1 - K
Para dos dobleces a 90°:
L = A1 + B1 + C1 - 2K
Para tres dobleces a 90°
L = A1 + B1 + C1 + D1 - 3K
El valor de K se obtiene de la tabla de la
siguiente página.
DOBLADO Y/O CURVADO
MÉTODO ALTERNO PARA EL CÁLCULO DEL DESARROLLO DE UNA PIEZA
DOBLADA A 90°
MANUFACTURA I - TROQUELADO 289
DOBLADO Y/O CURVADO
.
MANUFACTURA I - TROQUELADO 290
Ejemplo: Calcular el desarrollo de la figura.
1er. Método
Para r/s = 3/2 = 1.5 y = 0.437 s
y = 0.874 mm
Luego:
L = 25 + 30 + (π/2 ( 3 + 0.874)) = 61.08mm
2do. Método
Para s = 2
y r = 1.5s K = 3.92
Luego:
L = 30 + 35 - 3.92 = 61.08 mm
DOBLADO Y/O CURVADO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 291
SOFTWARE PARA
DESARROLLO AUTOMÁTICO
Dos dimensiones Tres dimensiones
MANUFACTURA I - TROQUELADO 292
EJERCICIOS DE DOBLADO
1. Para las piezas mostradas calcula la longitud de la
lámina desarrollada
a) b)
c) d)
MANUFACTURA I - TROQUELADO 293
EJERCICIOS DE DOBLADO
2. Para las piezas mostradas calcula y dibuja la
geometría de su desarrollo (plano)
MANUFACTURA I - TROQUELADO 294
DOBLADO Y/O CURVADO
VARIANTES
CURVADO ARROLLADO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 295
DOBLADO Y/O CURVADO
VARIANTES
BORDONADO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 296
DOBLADO Y/O CURVADO
VARIANTES
ENGRAPADO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 297
DOBLADO Y/O CURVADO
VARIANTES
PERFILADO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 298
DOBLADO Y/O CURVADO
DOBLADO DE TUBOS FABRICACIÓN CONTÍNUA
DE TUBOS CON COSTURA
Y DIVERSOS PERFILES
MANUFACTURA I - TROQUELADO 299
P- Fza. necesaria para doblado (N)
b- ancho de la pieza (mm)
L - distancia entre apoyos (mm)
s - espesor de la lámina (mm)
Momento flector (N - mm)
σd- Esfuerzo de flexión necesario
para la deformación permanente
(N/mm2 )
I - Momento de inercia de la sección
respecto al eje neutro (mm4 ).
z - Distancia máxima de la fibra
exterior al plano neutro (mm)
CÁLCULO DE LA FUERZA
NECESARIA PARA EL DOBLADO
Sabemos que:
Ademas: σd =
Entonces: (σd
Igualando: (σd
Para una secc. rect: (I/z)=(bs2/6)
Luego: P = (2 σd b s2 ) / 3 L
Según Schuler y Cincinnati; σd = 2 σR
4
/
2
/
2
/ Pl
l
P
M f =
∗
=
I
z
M f /
)
( ∗
=
f
M z
I /
∗
=
∗ 4
/
)
( l
P z
I /
)
∗
−
f
M
MANUFACTURA I - TROQUELADO 300
Consiste en transformar una lámina de metal en un
cuerpo hueco tridimensional en una o mas pasadas.
El material a embutir debe
ser dulce y recocido.
En la operacion de embutir no se debe
modificar el espesor de la lámina, aunque
en la práctica esto no sea totalmente cierto.
EMBUTIDO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 301
El troquel se debe lubricar para dar mayor fluidez al
material y proteger las partes contra el rozamiento.
EMBUTIDO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 302
.
EMBUTIDO
TROQUEL DE DOBLE ACCIÓN
MANUFACTURA I - TROQUELADO 303
.
EMBUTIDO
ESQUEMA DE UN TROQUEL SENCILLO DE EMBUTIR
MANUFACTURA I - TROQUELADO 304
.
EMBUTIDO
DESARROLLO DE UNA CAJA CON BASE RECTANGULAR
MANUFACTURA I - TROQUELADO 305
Las fórmulas dan el diámetro D del disco desarrollado
EMBUTIDO
DESARROLLO DE LAS PIEZAS EMBUTIDAS
MANUFACTURA I - TROQUELADO 306
Las fórmulas dan el diámetro D del disco desarrollado
EMBUTIDO
DESARROLLO DE LAS PIEZAS EMBUTIDAS
MANUFACTURA I - TROQUELADO 307
Las fórmulas dan el diámetro D del disco desarrollado
EMBUTIDO
DESARROLLO DE LAS PIEZAS EMBUTIDAS
MANUFACTURA I - TROQUELADO 308
TEOREMA DE PAPPUS-
GULDINUS
Área de una superficie de revolución
El área de una superficie de revolución es igual al producto de
la longitud de la curva generatriz por la distancia recorrida por el
centroide de la curva al generar el área de la superficie.
A = θ r L
donde: A = área de la superficie de revolución
θ = ángulo de revolución, en radianes, θ <= 2π
r = distancia entre el centroide de la curva
generatriz y el eje de revolución
L = longitud de la curva generatriz
MANUFACTURA I - TROQUELADO 309
En el interior del cuerpo
σ1 > σ2 > σ3
- En el embutido σ3 = 0 pues no existe fuerza que modifique el espesor
- Se denomina resistencia a la deformación:
σ1 - σ2 = Rd que no es un valor único
ni determinado para cada material.
- Al existir una deformación a espesor
constante, el volumen también
permanece constante.
EMBUTIDO
FUERZA NECESARIA PARA EL EMBUTIDO
σ1
σ3
σ2
a0
a1
b0
b1
MANUFACTURA I - TROQUELADO 310
ao ,bo se deforma hasta a,b a espesor constante
Vc = ao bo = a1 b1
por lo tanto:
( a1 b1 ) / (ao bo ) = 1 ∴ Ln (a1 /ao ) + Ln (b1 /bo ) = 0
Recordando que dx / x = Ln x
a1 b1
Luego da /a = Ln (a1 / a0) y db /b = Ln (b1 / b0)
a0 b0
a1 b1
Entonces da /a + db /b = 0
a0 b0
EMBUTIDO
FUERZA NECESARIA PARA EL EMBUTIDO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 311
y si Φ es la deformación experimentada por la lámina
a1
Φ = Ln (a1 /ao ) = da /a = “alargamiento “
a0
b1
Φ = Ln (b1 /bo ) = db /b = “estricción “
b0
de tal manera que Φa + Φb = 0
EMBUTIDO
FUERZA NECESARIA PARA EL EMBUTIDO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 312
Fuerza Radial:
( x + dx) dα (σr + d σr ) - x dα σr
Fuerza tangencial proyectada en la dirección Radial:
2 dx sen(dα /2) σt
En equilibrio:
( x + dx) dα (σr + d σr ) - x dα σr = 2 dx sen(dα /2) σt
Operando y simplificando diferenciales de orden superior:
x dσr + σr dx = σt dx
x dσr = σt dx - σr dx
dσr = (σt - σr ) (dx / x)
Además sabemos que σr - σt = Rd (Resistencia a la
deformación)
dσr = -Rd (dx / x)
EMBUTIDO
FUERZA NECESARIA PARA EL EMBUTIDO
σ σ
α
σ
σ σ
+
MANUFACTURA I - TROQUELADO 313
Ahora para conocer el esfuerzo radial integramos desde el
borde de la lámina hasta el borde de la matrIz
r r
dσr = -Rd (dx / x)
R R
r
σr = -Rd ( Ln x )] = Rd [ Ln (R / r)]
R
En la práctica Rd es variable con el radio y se tomará para
los cálculos un Rdm
El área sometida al esfuerzo en el borde de la matriz es
2π r s. Luego la fuerza de deformación será
P= 2π r s σr
P= 2π
π r s Rdm Ln( R/r )
EMBUTIDO
FUERZA NECESARIA PARA EL EMBUTIDO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 314
EMBUTIDO
GRÁFICAS
MANUFACTURA I - TROQUELADO 315
1.- Rd se incrementa con el aumento de la deformación. Luego Rd es mínimo en Ro y
máximo en r
2.- P es variable en toda la carrera del punzón según una ley logarítmica. Dicha fuerza
es máxima en la posición inicial de la carrera del punzón y disminuye
gradualmente. Por el contrario, el rozamiento que al principio era mínimo, alcanza
su valor máximo al final de la operación.
3.- En la práctica la fuerza teórica P calculada deberá dividirse entre un factor de
rendimiento < 1 debido al rozamiento de la lámina con la matriz.
Se recomienda:
a) Construir matrices con superficies perfectamente pulidas
b) Admitir el juego correcto entre punzón, lámina y matriz
c) Lubricar abundantemente.
4.- Se deberá dar un buen radio ρ de embocadura a la matriz, ya que si este radio es
pequeño se puede producir una mayor tensión en las fibras
ρ = 8 a 10 veces e (lámina de acero)
ρ = 3 a 5 veces e (lámina de aluminio)
EMBUTIDO
CONSIDERACIONES
MANUFACTURA I - TROQUELADO 316
EMBUTIDO
EN VARIOS PASOS
MANUFACTURA I - TROQUELADO 317
EMBUTIDO
RELACIÓN DE EMBUTIDO
Para el embutido profundo en varias pasadas:
n: # de operaciones necesarias
d: diámetro medio del recipiente
m: h/d
ε:: 1/2 piezas pequeñas, 1/3 piezas grandes
n = (h/ ε
ε d) = m / ε
ε
MANUFACTURA I - TROQUELADO 318
EMBUTIDO
VARIAS PASADAS DE EMBUTIDO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 319
EMBUTIDO EJERCICIOS
1. Para las piezas embutidas mostradas calcula el diámetro del disco
desarrollado.
2. Se desea producir un recipiente de 2,000 pul de diámetro y 6,5
pulgadas de profundidad. Suponga que las reducciones diametrales
porcentuales posibles cuando no se recoce el material entre etapas
sucesivas son 50, 33, 20 y 15% ¿Cuántas operaciones de embutido se
requieren para producir el recipiente?
3. Calcule la altura de cada uno de los recipientes intermedios obtenidos
en el problema anterior. Verifique el resultado de la última etapa del
proceso de embutido.
a) b) c) d)
MANUFACTURA I - TROQUELADO 320
EMBUTIDO AL TORNO O
RECHAZADO
El proceso consiste en hacer girar un modelo en el cabezal del torno y mediante
presión con una herramienta especial adherirle poco a poco la lámina que
previamente fue centrada. Los materiales para este proceso deben ser muy
dúctiles.
El embutido al torno depende de:
- La velocidad de rotación
- La habilidad del operario
- La forma de las herramientas
- La forma del objeto
- La ductilidad del material
MANUFACTURA I - TROQUELADO 321
EMBUTIDO AL TORNO O
RECHAZADO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 322
EMBUTIDO AL TORNO O
RECHAZADO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 323
TIPOS DE TROQUELES
COMPLEJOS
TROQUEL COMPUESTO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 324
TIPOS DE TROQUELES
COMPLEJOS
TROQUEL DE DOBLE ACCIÓN INVERTIDO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 325
TIPOS DE TROQUELES
COMPLEJOS
TROQUEL DE COMBINACIÓN
MANUFACTURA I - TROQUELADO 326
TIPOS DE TROQUELES
COMPLEJOS
TROQUEL PROGRESIVO
MANUFACTURA I - TROQUELADO 327
TIPOS DE TROQUELES
COMPLEJOS
TROQUEL PROGRESIVO PARA EMBUTIR
MANUFACTURA I - TROQUELADO 328
ARREGLO TÍPICO DE UNA
TROQUELADORA
MANUFACTURA I - TROQUELADO 329
PREGUNTAS DE REPASO
1. Cite y describa 10 operaciones comunes para cortar metales.
2. Describa lo que sucede cuando se cizalla una hoja metálica.
3. ¿Qué es el esfuerzo sobre un punzón o un dado? ¿Cuáles son sus desventajas?
4. ¿Qué le sucede a un metal cuando se dobla? ¿Por qué razón "muellea de regreso"?
5. Describa y compare las operaciones de estiramiento, embutido, compresión, prensado y extrusión.
6. ¿Qué es la conformación a rodillo en frío y cuándo es conveniente emplearla?
7. ¿Qué fenómenos se desarrollan cuando se embute una taza partiendo de una lámina metálica?
8. ¿Para qué sirve un cojincillo de presión al embutir una taza?
9. ¿Qué factores limitan la cantidad que puede embutirse una taza en una sola operación, y en total, antes del recocido?
¿Cuál es la diferencia entre estas dos circunstancias?
10. Describa el conformado con matriz de hule y sus limitaciones.
11. Describa el proceso de hidro-conformado y sus ventajas.
12. Compare entre sí los diversos procesos de conformado en dado elástico y con el conformado en dado rígido.
13. ¿De qué manera se realiza la conformación rotatoria de los metales? ¿Cómo se compara con la embutición?
14. Describa tres clases de tomeado a rodillo.
15. Describa el remachado, la fijación por ojillos (staking) y cosido de los metales.
16. ¿Cuáles son las características de una prensa que determinan su capacidad?
17. ¿Cuáles son las unidades básicas de una prensa y qué función desempeña cada una de ellas?
18. ¿Cuál es el tipo más común de bastidor de prensa y cuáles son sus ventajas y desventajas?
19. ¿Cuáles son los principios de diseño y las ventajas de los bastidores tipo costado recto?
MANUFACTURA I - TROQUELADO 330
PREGUNTAS DE REPASO
20. ¿Cuál es la diferencia entre una prensa de manivela doble y una de acción doble y cuál es el propósito de cada una de
ellas?
21. ¿Cuál es la diferencia entre una prensa de junta articulado y una de palanca acodillada y cuál es el propósito de cada una
de ellas?
22. ¿Cómo deberá seleccionarse una prensa para obtener el máximo de producción de una operación de embutido? ¿Por
qué?
23. Explique cuantitativamente de qué manera se obtiene la energía durante la carrera de una prensa mecánica
24. ¿Qué clases de motores se usan en las prensas?
25. Describa una prensa revóIver y enuncie sus ventajas
26. ¿Cuáles son los principios en que se basa el funcionamiento de las prensas de producción alta?
27. Describa un dado progresivo, uno de combinación y uno compuesto
28. Describa los modos comunes usados para alimentar mecánicamente el material a las prensas.
29. ¿Cuáles son los dos tipos de dispositivos que imparten protección durante la operación de las prensas?
30. ¿Por qué es necesario tomar en consideración la línea neutra de doblado para calcular las longitudes desarrolladas?
31. Explique las diferencias que existen entre los efectos de las operaciones de doblado y embutido sobre la estructura de un
material.
32. ¿Puede un material doblarse alrededor de un eje paralelo o perpendicular a la dirección de los granos? ¿Por qué?
Relacione su respuesta con la dureza del material.
33. Describa las fuerzas que actúan durante una operación de doblado.
34. Describa las fuerzas que actúan durante una operación de embutido.
MANUFACTURA I - TROQUELADO 331
PREGUNTAS DE REPASO
35. ¿Por qué puede doblarse el cobre y no puede doblarse el hierro fundido?
36. ¿Por qué es dificil embutir el plomo?
37. ¿Cuál es el método más práctico para compensar el efecto de la recuperación elástica o muelleo durante el doblado?
38. Describa el método para determinar las dimensiones iniciales del material para embutir algún recipiente.
39. ¿Cómo se comparan las áreas del material inicial y del recipiente terminado si el espesor del material no se afecta
durante el embutido?
40. ¿Qué es el planchado en la operación de embutido?
41. ¿Cuál es la función de la placa prensa-chapas durante la operación de embutido?
42. Describa el proceso de formación de arrugas en un recipiente.
43. ¿Qué regla general existe para definir el radio del redondeamiento de un punzón para embutido? ¿Cuál es
larecomendación para definir el radio de redondeamiento de la embocadura de una matriz para embutido?
44. ¿Qué tanto puede reducirse el espesor de la pared de un recipiente?
45. Compare la operación de troqueles de acción sencilla y doble.
46. Haga un diagrama de una matriz inversa e identifique todos sus componentes.
47. ¿En qué se diferencia una matriz progresiva de una matriz de transferencia?
48. ¿Qué es el embutido inverso? ¿Por qué se utiliza en la producción de recipientes?
49. Una fábrica que produce lámina de latón por el ciclo de "trabajo en frío y recocido" detecta que, en operaciones de
embutido profundo subsiguientes, la lámina está expuesta a rasgaduras. El examen de la micro-estructura demostró la
presencia de granos excesivamente grandes. Explique con claridad las dos maneras en que este efecto pudo
producirse, y tome las medidas para evitar estas pérdidas.
50. a) Describa la acción de corte que ocurre cuando se corta lámina metálica con herramientas de acero endurecido.
b)Describa un método para reducir la carga máxima de herramienta durante una operación como ésta,y explique con
claridad por qué se reduce la carga.

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Troquelado y estampado

  • 1. MANUFACTURA I - TROQUELADO 246 Se define como troquelado o estampado al conjunto de operaciones con las cuales sin producir viruta, sometemos una lámina plana a ciertas transformaciones a fin de obtener una pieza de forma geométrica propia Este trabajo se realiza con troqueles en máquinas llamadas prensas (generalmente de movimiento rectilíneo alternativo) Las operaciones se subdividen en: a) Corte o Punzonado (se realiza generalmente en frío) b) Doblado y/o Curvado (se realiza generalmente en frío) c) Embutido (puede realizarse en frío o en caliente) El proceso es de alta producción y los materiales más usados son láminas de acero y aleaciones ligeras EL TROQUELADO O ESTAMPADO
  • 2. MANUFACTURA I - TROQUELADO 247 EL TROQUELADO O ESTAMPADO .
  • 3. MANUFACTURA I - TROQUELADO 248 EL TROQUELADO O ESTAMPADO
  • 4. MANUFACTURA I - TROQUELADO 249 Para definir un ciclo de troquelado, es necesario: 1. Definir la forma de la pieza, que impone cierto número de operaciones, de acuerdo con su complejidad 2. Determinar las dimensiones 3. Conocer el material del que se hará la pieza, su plasticidad y elasticidad 4. La posibilidad de extraer fácilmente la pieza de la matriz. EL TROQUELADO
  • 5. MANUFACTURA I - TROQUELADO 250 El punzonado es la operación de troquelado en la cual con herramientas aptas para el corte se separa una parte metálica de otra. La lámina, para que pueda ser cortada con punzón de acero templado, debe tener un espesor menor o igual al diámetro del punzón. Nota: En esta operación el operario no requiere ser calificado. CORTE O PUNZONADO
  • 6. MANUFACTURA I - TROQUELADO 251 A) Punzón - que con su sección define el contorno a cortar B) Matríz C) Guía - para la carrera del punzón D) Guía - para la cinta de lámina a trabajar. NOTA: El filo de corte lo constituye el perímetro exterior del punzón y el perímetro interior de la matriz CORTE O PUNZONADO PARTES DE UN TROQUEL SENCILLO DE PUNZONAR
  • 7. MANUFACTURA I - TROQUELADO 252 . CORTE O PUNZONADO DISPOSICIÓN CORRECTA E INCORRECTA
  • 8. MANUFACTURA I - TROQUELADO 253 . CORTE O PUNZONADO DISPOSICIÓN CORRECTA
  • 9. MANUFACTURA I - TROQUELADO 254 . CORTE O PUNZONADO DISPOSICIÓN CORRECTA
  • 10. MANUFACTURA I - TROQUELADO 255 . CORTE O PUNZONADO DISPOSICIÓN CORRECTA
  • 11. MANUFACTURA I - TROQUELADO 256 . CORTE O PUNZONADO DISPOSICIÓN CORRECTA
  • 12. MANUFACTURA I - TROQUELADO 257 SOFTWARE PARA DISPOSICIÓN AUTOMÁTICA .
  • 13. MANUFACTURA I - TROQUELADO 258 Valores mínimos del material que debe quedar alrededor del recorte en láminas de acero (mm) CORTE O PUNZONADO No. Calibre Valor mínimo (mm) 30 1.2 28 1.1 26 1 24 1 22 1.2 20 1.3 18 1.6 16 1.8 14 2.3 12 2.8
  • 14. MANUFACTURA I - TROQUELADO 259 ESPECIFICACIÓN DE CALIBRES DE LÁMINAS No. Espesor de lámina Espesor de lámina Calibre en Pula en mm. Espesor de lámina Espesor de lámina en Pula en mm. No. Calibre 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Espesor de lámina en Pula Espesor de lámina en pulg. 0.2391 0.2242 0.2092 0.1943 0.1793 0.1644 0.1495 0.1345 0.1196 0.1046 0.0897 0.0747 0.0673 0.0598 0.0538 0.0478 0.0418 Espesor de lámina en mm. 6.07 5.69 5.29 4.93 4.55 4.17 3.79 3.41 3.03 2.65 2.27 1.89 1.71 1.51 1.36 1.21 1.06
  • 15. MANUFACTURA I - TROQUELADO 260 ESPECIFICACIÓN DE CALIBRES DE LÁMINAS No. Calibre Espesor de lámina en pulg. Espesor de lámina en mm. 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 0.0359 0.0329 0.0299 0.0269 0.0239 0.0209 0.0179 0.0164 0.0149 0.0135 0.0120 0.0105 0.0097 0.0090 0.0082 0.0075 0.0067 0.0064 0.0060 0.91 0.83 0.76 0.68 0.60 0.53 0.45 0.41 0.37 0.34 0.30 0.26 0.24 0.22 0.20 0.19 0.17 0.16 0.15
  • 16. MANUFACTURA I - TROQUELADO 261 En el trazado con el empleo de plantillas es conveniente operar de modo que se desprecie la menor cantidad posible de material. A) Ejemplo de trazado con derroche excesivo de material B) Ejemplo de trazado con menor derroche de material Es indispensable que el sentido de las fibras en el material trazado sea el correcto, para favorecer la elaboración del mismo sin disminuir la resistencia. Por lo general, las láminas tienen forma rectangular. Las fibras van dispuestas según la dimensión mayor y, así, es fácil establecer su sentido. A) Trazado de piezas 1 y 2, las cuales deben trabajarse según el sentido de las fibras. B y C) Disposición de las fibras de acuerdo con el sentido correcto para el trabajo. CORTE O PUNZONADO NORMAS PARA EL TRAZADO
  • 17. MANUFACTURA I - TROQUELADO 262 El trazado con plantillas debe ser efectuado de modo que se reproduzca el dibujo de las diversas piezas segun una disposición que consienta una rápida operación de corte. A) Ejemplo de trazado que favorece la operación de corte del material B) Ejemplo de trazado que hace dificultoso el corte de las piezas. CORTE O PUNZONADO NORMAS PARA EL TRAZADO
  • 18. MANUFACTURA I - TROQUELADO 263 Según Rossi, la holgura debe estar entre 5 y 13% del espesor de la placa; en Inglaterra es normal usar los siguientes valores: MATERIALES DE HOLGURA ENTRE PUNZÓN LA LÁMINA Y MATRIZ Latón 0.05 e Hierro Dulce 0.07 e Acero Dúctil 0.10 e CORTE O PUNZONADO JUEGO ENTRE PUNZÓN Y MATRIZ
  • 19. MANUFACTURA I - TROQUELADO 264 Para conseguir perfiles exactos y limpios, habrá que observar, además, las dos reglas siguientes: 1.- Para el corte de perfiles exteriores, la medida de la matriz , será la medida de la pieza (Ejemplo: D) 2.- Para el corte de perfiles interiores, la medida del punzón, será la medida del agujero (Ejemplo: d) Piezas con cortes exteriores e interiores CORTE O PUNZONADO JUEGO ENTRE PUNZÓN Y MATRIZ
  • 20. MANUFACTURA I - TROQUELADO 265 Ángulos de escape en la matríz El ángulo de escape depende fundamentalmente del material, espesor a cortar y del número de cortes. 1. El ángulo que comienza en la arista de corte se usa para metales blandos, como son: plomo,cobre, aluminio, latón y bronce. Este tipo de ángulo no es recomendable debido a la imposibilidad de afilar la matriz 2. El ángulo que comienza despues de una parte recta igual a 2 o 3 veces el espesor de la placa que se quiere cortar, se utiliza para metales duros como el hierro y el acero; los perfiles obtenidos con este ángulo son exactos. 3. A partir de la arista de corte de la matriz y hasta una profundidad de 2 o 3 veces el espesor del material a cortar existe una ligera conicidad, desde lo profundo la conicidad aumenta. Este ángulo es aplicable para corte de metales muy duros, cuyas piezas no requieren contornos precisos. CORTE O PUNZONADO ÁNGULO DE ESCAPE
  • 21. MANUFACTURA I - TROQUELADO 266 p - Perímetro de la figura ( mm ) s - Espesor de la lámina ( mm ) Q - Fuerza de corte ( N ) σR - Esfuerzo de rotura del material por tensión (N / mm2 ) σT - Esfuerzo de rotura del material por corte (N / mm2 ) Luego: Q = p x s x σT Considerando el rozamiento Q’ = 1.2 Q CORTE O PUNZONADO FUERZA NECESARIA PARA EL CORTE
  • 22. MANUFACTURA I - TROQUELADO 267 EJEMPLO: Para cortar un agujero de 80 mm de diámetro en una lámina de acero de 0.6 % de Carbono en estado recocido y de 3 mm de espesor, Calcular la fuerza cortante necesaria. SOLUCIÓN: Para este material de tablas σT = 548.8 N / mm2 Y P = π d = π x 80 = 251.2 mm Luego: Q = 251.2 x 3 x 548.8 = 413,575.68 N y Q’ = 1.2Q = 496,281.8 N , aprox. 51 ton. CORTE O PUNZONADO FUERZA NECESARIA PARA EL CORTE
  • 23. MANUFACTURA I - TROQUELADO 268 RESISTENCIA A LA TENSIÓN Y AL CORTE DE LOS MATERIALES LAMINADOS MÁS COMUNES por tensión (N/mm2)
  • 24. MANUFACTURA I - TROQUELADO 269 PROBLEMA DE LA ALINEACIÓN DE LA PRENSA
  • 25. MANUFACTURA I - TROQUELADO 270 CÁLCULO DE LA FUERZA Y DE SU LUGAR DE APLICACIÓN Calcular la fuerza y el lugar de aplicación para el troquelado de la pieza mostrada. Material: Acero laminado 0.3%C σT = 343 N/mm2 e = 2mm Dirección de alimentación de la lámina
  • 26. MANUFACTURA I - TROQUELADO 271 DEFINICIÓN DEL CENTROIDE DE LÍNEAS El centroide es un punto que define el centro geométrico de un objeto x = x dL y = y dL z = z dL dL dL dL L L L L L L Notar que en todos los casos anteriores la localización C no necesariamente estará dentro del objeto; sino que puede situarse en el espacio del exterior del objeto. También, los centroides de algunas formas pueden especificarse parcial o completamente usando condiciones de simetría. En los casos en que la forma tiene un eje de simetría, el centroide de la forma estará a lo largo del eje. Por ejemplo, el centroide C para la línea mostrada en la figura derecha debe estar sobre el eje y, ya que para cada elemento diferencial de longitud dL a distancia +x a la derecha del eje y, hay un elemento idéntico a distancia - x a la izquierda. El momento total para los elementos en torno al eje de simetría, por tanto, se cancelará; esto es, xdL = 0, demanera que x = 0. En los casos en que una figura tiene 2 o 3 ejes de simetría, se deduce que el centroide estará en la intersección de los tres ejeS.
  • 27. MANUFACTURA I - TROQUELADO 272 CENTROIDES COMUNES
  • 28. MANUFACTURA I - TROQUELADO 273 EJERCICIOS DE PUNZONADO 1. Para la pieza ilustrada calcula: a) El valor de a b) El valor de b c) Ancho de lámina a utilizar 2. Para la pieza mostrada calcula: a) La cantidad de piezas que pueden troquelarse en una lámina de 8 pies de longitud b) El % total de desperdicio de lámina
  • 29. MANUFACTURA I - TROQUELADO 274 EJERCICIOS DE PUNZONADO 3. Para las piezas mostradas en la siguiente página y que se producirán en gran serie (el material llegará en bobinas) se pide: a) Diseñar la disposición de la pieza para ser punzonada de tal forma que se minimice el desperdicio. b) Calcular el % de desperdicio de material c) Calcular la fuerza de punzonado d) Calcular el lugar de aplicación de la fuerza (definir cuáles son los ejes x,y de referencia a utilizar) Nota: Se producirá una pieza por cada golpe de la prensa.
  • 30. MANUFACTURA I - TROQUELADO 275 EJERCICIOS DE PUNZONADO
  • 31. MANUFACTURA I - TROQUELADO 276 EJERCICIOS DE PUNZONADO
  • 32. MANUFACTURA I - TROQUELADO 277 OPERACIONES DE CORTE CARACTERÍSTICAS
  • 33. MANUFACTURA I - TROQUELADO 278 El doblado es la operación mas sencilla después de la del corte o punzonado. Es necesario tener en cuenta: 1. El radio de curvatura: Se recomienda que el radio de curvatura interior sea mayor o igual que el espesor de la lámina con el fin de no estirar excesivamente la fibra exterior causando su ruptura. DOBLADO Y/O CURVADO CARACTERÍSTICAS
  • 34. MANUFACTURA I - TROQUELADO 279 DOBLADO Y/O CURVADO CARACTERÍSTICAS 2. Elasticidad del material: la pieza tiende a recuperar su forma natural.
  • 35. MANUFACTURA I - TROQUELADO 280 DOBLADO Y CURVADO COMBATE DEL RETORNO ELÁSTICO a) y b) sobredoblado c) deformación plástica en el doblez (láminas gruesas) d) compresión del doblez e) doblez con estirado f) doblez a alta temperatura (disminuye el punto de cedencia)
  • 36. MANUFACTURA I - TROQUELADO 281 DOBLADO Y/O CURVADO DIVERSAS GEOMETRÍAS
  • 37. MANUFACTURA I - TROQUELADO 282 TROQUEL CON MATRIZ TROQUEL CON MATRIZ DE ACERO DE URETANO DOBLADO Y/O CURVADO
  • 38. MANUFACTURA I - TROQUELADO 283 DOBLADO Y/O CURVADO VARIOS TIPOS DE TROQUELES DE DOBLAR
  • 39. MANUFACTURA I - TROQUELADO 284 . DOBLADO Y/O CURVADO TROQUEL PARA PUNZONAR, CORTAR Y DOBLAR
  • 40. MANUFACTURA I - TROQUELADO 285 DOBLADO Y/O CURVADO TROQUEL PARA PUNZONAR, CORTAR Y DOBLAR
  • 41. MANUFACTURA I - TROQUELADO 286 El desarrollo en el plano de una lámina doblada se calcula según el plano neutro de la misma lámina (el plano neutro no sufre variación de longitud en la operación de doblado.) En el caso de doblado, no siempre el plano neutro se halla en la mitad del espesor, sino que puede resultar desplazado hacia el centro de la curvatura en relación con el espesor de la lámina. Experimentalmente se ha observado que la distancia “y” del plano neutro a la superficie interior de la curva viene a ser igual a la mitad del espesor S de la lámina cuando ésta no supera 1mm: Para s < 1mm, y = 1/2 s Para espesores mayores habrá que calcular “y” de la tabla de la siguiente página. DOBLADO Y/O CURVADO CÁLCULO DEL DESARROLLO EN EL PLANO
  • 42. MANUFACTURA I - TROQUELADO 287 Conociendo la longitud que han de tener las alas A y B, y el radio de curvatura r; la longitud total L desarrollada (que es la que hay que cortar en la lámina) vendrá dada por: L = A + B + (2π ( r + y)) / 4 En caso de que el ángulo de doblado fuese distinto de 90°, la fórmula sería L = A + B + (2π ( r + y)) ((180 - α ) / 360), siendo α el ángulo de doblado. El valor de “y” puede tomarse de la tabla siguiente: r/s y 10 0.489 5 0.476 2 0.455 1.5 0.437 1 0.420 0.5 0.3775 0.2 0.3000 DOBLADO Y/O CURVADO EJEMPLO DE CÁLCULO PARA UN DOBLADO A 90° En esta tabla el valor de la columna Y es el coeficiente por el que hay que multiplicar s para obtener “y”
  • 43. MANUFACTURA I - TROQUELADO 288 L = (A + r + s) + (B + r + s) - 2(r+s) + (π/2)(r+y) L = A1 + B1 - [ 2(r + s) - (π/2)(r+y) ] y llamando K = 2(r + s) - (π/2)(r+y) Para un doblez a 90°: L = A1 + B1 - K Para dos dobleces a 90°: L = A1 + B1 + C1 - 2K Para tres dobleces a 90° L = A1 + B1 + C1 + D1 - 3K El valor de K se obtiene de la tabla de la siguiente página. DOBLADO Y/O CURVADO MÉTODO ALTERNO PARA EL CÁLCULO DEL DESARROLLO DE UNA PIEZA DOBLADA A 90°
  • 44. MANUFACTURA I - TROQUELADO 289 DOBLADO Y/O CURVADO .
  • 45. MANUFACTURA I - TROQUELADO 290 Ejemplo: Calcular el desarrollo de la figura. 1er. Método Para r/s = 3/2 = 1.5 y = 0.437 s y = 0.874 mm Luego: L = 25 + 30 + (π/2 ( 3 + 0.874)) = 61.08mm 2do. Método Para s = 2 y r = 1.5s K = 3.92 Luego: L = 30 + 35 - 3.92 = 61.08 mm DOBLADO Y/O CURVADO
  • 46. MANUFACTURA I - TROQUELADO 291 SOFTWARE PARA DESARROLLO AUTOMÁTICO Dos dimensiones Tres dimensiones
  • 47. MANUFACTURA I - TROQUELADO 292 EJERCICIOS DE DOBLADO 1. Para las piezas mostradas calcula la longitud de la lámina desarrollada a) b) c) d)
  • 48. MANUFACTURA I - TROQUELADO 293 EJERCICIOS DE DOBLADO 2. Para las piezas mostradas calcula y dibuja la geometría de su desarrollo (plano)
  • 49. MANUFACTURA I - TROQUELADO 294 DOBLADO Y/O CURVADO VARIANTES CURVADO ARROLLADO
  • 50. MANUFACTURA I - TROQUELADO 295 DOBLADO Y/O CURVADO VARIANTES BORDONADO
  • 51. MANUFACTURA I - TROQUELADO 296 DOBLADO Y/O CURVADO VARIANTES ENGRAPADO
  • 52. MANUFACTURA I - TROQUELADO 297 DOBLADO Y/O CURVADO VARIANTES PERFILADO
  • 53. MANUFACTURA I - TROQUELADO 298 DOBLADO Y/O CURVADO DOBLADO DE TUBOS FABRICACIÓN CONTÍNUA DE TUBOS CON COSTURA Y DIVERSOS PERFILES
  • 54. MANUFACTURA I - TROQUELADO 299 P- Fza. necesaria para doblado (N) b- ancho de la pieza (mm) L - distancia entre apoyos (mm) s - espesor de la lámina (mm) Momento flector (N - mm) σd- Esfuerzo de flexión necesario para la deformación permanente (N/mm2 ) I - Momento de inercia de la sección respecto al eje neutro (mm4 ). z - Distancia máxima de la fibra exterior al plano neutro (mm) CÁLCULO DE LA FUERZA NECESARIA PARA EL DOBLADO Sabemos que: Ademas: σd = Entonces: (σd Igualando: (σd Para una secc. rect: (I/z)=(bs2/6) Luego: P = (2 σd b s2 ) / 3 L Según Schuler y Cincinnati; σd = 2 σR 4 / 2 / 2 / Pl l P M f = ∗ = I z M f / ) ( ∗ = f M z I / ∗ = ∗ 4 / ) ( l P z I / ) ∗ − f M
  • 55. MANUFACTURA I - TROQUELADO 300 Consiste en transformar una lámina de metal en un cuerpo hueco tridimensional en una o mas pasadas. El material a embutir debe ser dulce y recocido. En la operacion de embutir no se debe modificar el espesor de la lámina, aunque en la práctica esto no sea totalmente cierto. EMBUTIDO
  • 56. MANUFACTURA I - TROQUELADO 301 El troquel se debe lubricar para dar mayor fluidez al material y proteger las partes contra el rozamiento. EMBUTIDO
  • 57. MANUFACTURA I - TROQUELADO 302 . EMBUTIDO TROQUEL DE DOBLE ACCIÓN
  • 58. MANUFACTURA I - TROQUELADO 303 . EMBUTIDO ESQUEMA DE UN TROQUEL SENCILLO DE EMBUTIR
  • 59. MANUFACTURA I - TROQUELADO 304 . EMBUTIDO DESARROLLO DE UNA CAJA CON BASE RECTANGULAR
  • 60. MANUFACTURA I - TROQUELADO 305 Las fórmulas dan el diámetro D del disco desarrollado EMBUTIDO DESARROLLO DE LAS PIEZAS EMBUTIDAS
  • 61. MANUFACTURA I - TROQUELADO 306 Las fórmulas dan el diámetro D del disco desarrollado EMBUTIDO DESARROLLO DE LAS PIEZAS EMBUTIDAS
  • 62. MANUFACTURA I - TROQUELADO 307 Las fórmulas dan el diámetro D del disco desarrollado EMBUTIDO DESARROLLO DE LAS PIEZAS EMBUTIDAS
  • 63. MANUFACTURA I - TROQUELADO 308 TEOREMA DE PAPPUS- GULDINUS Área de una superficie de revolución El área de una superficie de revolución es igual al producto de la longitud de la curva generatriz por la distancia recorrida por el centroide de la curva al generar el área de la superficie. A = θ r L donde: A = área de la superficie de revolución θ = ángulo de revolución, en radianes, θ <= 2π r = distancia entre el centroide de la curva generatriz y el eje de revolución L = longitud de la curva generatriz
  • 64. MANUFACTURA I - TROQUELADO 309 En el interior del cuerpo σ1 > σ2 > σ3 - En el embutido σ3 = 0 pues no existe fuerza que modifique el espesor - Se denomina resistencia a la deformación: σ1 - σ2 = Rd que no es un valor único ni determinado para cada material. - Al existir una deformación a espesor constante, el volumen también permanece constante. EMBUTIDO FUERZA NECESARIA PARA EL EMBUTIDO σ1 σ3 σ2 a0 a1 b0 b1
  • 65. MANUFACTURA I - TROQUELADO 310 ao ,bo se deforma hasta a,b a espesor constante Vc = ao bo = a1 b1 por lo tanto: ( a1 b1 ) / (ao bo ) = 1 ∴ Ln (a1 /ao ) + Ln (b1 /bo ) = 0 Recordando que dx / x = Ln x a1 b1 Luego da /a = Ln (a1 / a0) y db /b = Ln (b1 / b0) a0 b0 a1 b1 Entonces da /a + db /b = 0 a0 b0 EMBUTIDO FUERZA NECESARIA PARA EL EMBUTIDO
  • 66. MANUFACTURA I - TROQUELADO 311 y si Φ es la deformación experimentada por la lámina a1 Φ = Ln (a1 /ao ) = da /a = “alargamiento “ a0 b1 Φ = Ln (b1 /bo ) = db /b = “estricción “ b0 de tal manera que Φa + Φb = 0 EMBUTIDO FUERZA NECESARIA PARA EL EMBUTIDO
  • 67. MANUFACTURA I - TROQUELADO 312 Fuerza Radial: ( x + dx) dα (σr + d σr ) - x dα σr Fuerza tangencial proyectada en la dirección Radial: 2 dx sen(dα /2) σt En equilibrio: ( x + dx) dα (σr + d σr ) - x dα σr = 2 dx sen(dα /2) σt Operando y simplificando diferenciales de orden superior: x dσr + σr dx = σt dx x dσr = σt dx - σr dx dσr = (σt - σr ) (dx / x) Además sabemos que σr - σt = Rd (Resistencia a la deformación) dσr = -Rd (dx / x) EMBUTIDO FUERZA NECESARIA PARA EL EMBUTIDO σ σ α σ σ σ +
  • 68. MANUFACTURA I - TROQUELADO 313 Ahora para conocer el esfuerzo radial integramos desde el borde de la lámina hasta el borde de la matrIz r r dσr = -Rd (dx / x) R R r σr = -Rd ( Ln x )] = Rd [ Ln (R / r)] R En la práctica Rd es variable con el radio y se tomará para los cálculos un Rdm El área sometida al esfuerzo en el borde de la matriz es 2π r s. Luego la fuerza de deformación será P= 2π r s σr P= 2π π r s Rdm Ln( R/r ) EMBUTIDO FUERZA NECESARIA PARA EL EMBUTIDO
  • 69. MANUFACTURA I - TROQUELADO 314 EMBUTIDO GRÁFICAS
  • 70. MANUFACTURA I - TROQUELADO 315 1.- Rd se incrementa con el aumento de la deformación. Luego Rd es mínimo en Ro y máximo en r 2.- P es variable en toda la carrera del punzón según una ley logarítmica. Dicha fuerza es máxima en la posición inicial de la carrera del punzón y disminuye gradualmente. Por el contrario, el rozamiento que al principio era mínimo, alcanza su valor máximo al final de la operación. 3.- En la práctica la fuerza teórica P calculada deberá dividirse entre un factor de rendimiento < 1 debido al rozamiento de la lámina con la matriz. Se recomienda: a) Construir matrices con superficies perfectamente pulidas b) Admitir el juego correcto entre punzón, lámina y matriz c) Lubricar abundantemente. 4.- Se deberá dar un buen radio ρ de embocadura a la matriz, ya que si este radio es pequeño se puede producir una mayor tensión en las fibras ρ = 8 a 10 veces e (lámina de acero) ρ = 3 a 5 veces e (lámina de aluminio) EMBUTIDO CONSIDERACIONES
  • 71. MANUFACTURA I - TROQUELADO 316 EMBUTIDO EN VARIOS PASOS
  • 72. MANUFACTURA I - TROQUELADO 317 EMBUTIDO RELACIÓN DE EMBUTIDO Para el embutido profundo en varias pasadas: n: # de operaciones necesarias d: diámetro medio del recipiente m: h/d ε:: 1/2 piezas pequeñas, 1/3 piezas grandes n = (h/ ε ε d) = m / ε ε
  • 73. MANUFACTURA I - TROQUELADO 318 EMBUTIDO VARIAS PASADAS DE EMBUTIDO
  • 74. MANUFACTURA I - TROQUELADO 319 EMBUTIDO EJERCICIOS 1. Para las piezas embutidas mostradas calcula el diámetro del disco desarrollado. 2. Se desea producir un recipiente de 2,000 pul de diámetro y 6,5 pulgadas de profundidad. Suponga que las reducciones diametrales porcentuales posibles cuando no se recoce el material entre etapas sucesivas son 50, 33, 20 y 15% ¿Cuántas operaciones de embutido se requieren para producir el recipiente? 3. Calcule la altura de cada uno de los recipientes intermedios obtenidos en el problema anterior. Verifique el resultado de la última etapa del proceso de embutido. a) b) c) d)
  • 75. MANUFACTURA I - TROQUELADO 320 EMBUTIDO AL TORNO O RECHAZADO El proceso consiste en hacer girar un modelo en el cabezal del torno y mediante presión con una herramienta especial adherirle poco a poco la lámina que previamente fue centrada. Los materiales para este proceso deben ser muy dúctiles. El embutido al torno depende de: - La velocidad de rotación - La habilidad del operario - La forma de las herramientas - La forma del objeto - La ductilidad del material
  • 76. MANUFACTURA I - TROQUELADO 321 EMBUTIDO AL TORNO O RECHAZADO
  • 77. MANUFACTURA I - TROQUELADO 322 EMBUTIDO AL TORNO O RECHAZADO
  • 78. MANUFACTURA I - TROQUELADO 323 TIPOS DE TROQUELES COMPLEJOS TROQUEL COMPUESTO
  • 79. MANUFACTURA I - TROQUELADO 324 TIPOS DE TROQUELES COMPLEJOS TROQUEL DE DOBLE ACCIÓN INVERTIDO
  • 80. MANUFACTURA I - TROQUELADO 325 TIPOS DE TROQUELES COMPLEJOS TROQUEL DE COMBINACIÓN
  • 81. MANUFACTURA I - TROQUELADO 326 TIPOS DE TROQUELES COMPLEJOS TROQUEL PROGRESIVO
  • 82. MANUFACTURA I - TROQUELADO 327 TIPOS DE TROQUELES COMPLEJOS TROQUEL PROGRESIVO PARA EMBUTIR
  • 83. MANUFACTURA I - TROQUELADO 328 ARREGLO TÍPICO DE UNA TROQUELADORA
  • 84. MANUFACTURA I - TROQUELADO 329 PREGUNTAS DE REPASO 1. Cite y describa 10 operaciones comunes para cortar metales. 2. Describa lo que sucede cuando se cizalla una hoja metálica. 3. ¿Qué es el esfuerzo sobre un punzón o un dado? ¿Cuáles son sus desventajas? 4. ¿Qué le sucede a un metal cuando se dobla? ¿Por qué razón "muellea de regreso"? 5. Describa y compare las operaciones de estiramiento, embutido, compresión, prensado y extrusión. 6. ¿Qué es la conformación a rodillo en frío y cuándo es conveniente emplearla? 7. ¿Qué fenómenos se desarrollan cuando se embute una taza partiendo de una lámina metálica? 8. ¿Para qué sirve un cojincillo de presión al embutir una taza? 9. ¿Qué factores limitan la cantidad que puede embutirse una taza en una sola operación, y en total, antes del recocido? ¿Cuál es la diferencia entre estas dos circunstancias? 10. Describa el conformado con matriz de hule y sus limitaciones. 11. Describa el proceso de hidro-conformado y sus ventajas. 12. Compare entre sí los diversos procesos de conformado en dado elástico y con el conformado en dado rígido. 13. ¿De qué manera se realiza la conformación rotatoria de los metales? ¿Cómo se compara con la embutición? 14. Describa tres clases de tomeado a rodillo. 15. Describa el remachado, la fijación por ojillos (staking) y cosido de los metales. 16. ¿Cuáles son las características de una prensa que determinan su capacidad? 17. ¿Cuáles son las unidades básicas de una prensa y qué función desempeña cada una de ellas? 18. ¿Cuál es el tipo más común de bastidor de prensa y cuáles son sus ventajas y desventajas? 19. ¿Cuáles son los principios de diseño y las ventajas de los bastidores tipo costado recto?
  • 85. MANUFACTURA I - TROQUELADO 330 PREGUNTAS DE REPASO 20. ¿Cuál es la diferencia entre una prensa de manivela doble y una de acción doble y cuál es el propósito de cada una de ellas? 21. ¿Cuál es la diferencia entre una prensa de junta articulado y una de palanca acodillada y cuál es el propósito de cada una de ellas? 22. ¿Cómo deberá seleccionarse una prensa para obtener el máximo de producción de una operación de embutido? ¿Por qué? 23. Explique cuantitativamente de qué manera se obtiene la energía durante la carrera de una prensa mecánica 24. ¿Qué clases de motores se usan en las prensas? 25. Describa una prensa revóIver y enuncie sus ventajas 26. ¿Cuáles son los principios en que se basa el funcionamiento de las prensas de producción alta? 27. Describa un dado progresivo, uno de combinación y uno compuesto 28. Describa los modos comunes usados para alimentar mecánicamente el material a las prensas. 29. ¿Cuáles son los dos tipos de dispositivos que imparten protección durante la operación de las prensas? 30. ¿Por qué es necesario tomar en consideración la línea neutra de doblado para calcular las longitudes desarrolladas? 31. Explique las diferencias que existen entre los efectos de las operaciones de doblado y embutido sobre la estructura de un material. 32. ¿Puede un material doblarse alrededor de un eje paralelo o perpendicular a la dirección de los granos? ¿Por qué? Relacione su respuesta con la dureza del material. 33. Describa las fuerzas que actúan durante una operación de doblado. 34. Describa las fuerzas que actúan durante una operación de embutido.
  • 86. MANUFACTURA I - TROQUELADO 331 PREGUNTAS DE REPASO 35. ¿Por qué puede doblarse el cobre y no puede doblarse el hierro fundido? 36. ¿Por qué es dificil embutir el plomo? 37. ¿Cuál es el método más práctico para compensar el efecto de la recuperación elástica o muelleo durante el doblado? 38. Describa el método para determinar las dimensiones iniciales del material para embutir algún recipiente. 39. ¿Cómo se comparan las áreas del material inicial y del recipiente terminado si el espesor del material no se afecta durante el embutido? 40. ¿Qué es el planchado en la operación de embutido? 41. ¿Cuál es la función de la placa prensa-chapas durante la operación de embutido? 42. Describa el proceso de formación de arrugas en un recipiente. 43. ¿Qué regla general existe para definir el radio del redondeamiento de un punzón para embutido? ¿Cuál es larecomendación para definir el radio de redondeamiento de la embocadura de una matriz para embutido? 44. ¿Qué tanto puede reducirse el espesor de la pared de un recipiente? 45. Compare la operación de troqueles de acción sencilla y doble. 46. Haga un diagrama de una matriz inversa e identifique todos sus componentes. 47. ¿En qué se diferencia una matriz progresiva de una matriz de transferencia? 48. ¿Qué es el embutido inverso? ¿Por qué se utiliza en la producción de recipientes? 49. Una fábrica que produce lámina de latón por el ciclo de "trabajo en frío y recocido" detecta que, en operaciones de embutido profundo subsiguientes, la lámina está expuesta a rasgaduras. El examen de la micro-estructura demostró la presencia de granos excesivamente grandes. Explique con claridad las dos maneras en que este efecto pudo producirse, y tome las medidas para evitar estas pérdidas. 50. a) Describa la acción de corte que ocurre cuando se corta lámina metálica con herramientas de acero endurecido. b)Describa un método para reducir la carga máxima de herramienta durante una operación como ésta,y explique con claridad por qué se reduce la carga.