Tutorial Troquel 28-08-2013
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Modela do de Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de (Tutorial, Modelado de troquel 2013). 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) 2013.
Transcript of Tutorial Troquel 28-08-2013
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) 2013.
CONTENIDO.
CONTENIDO.................................................................................................................................2
ÍNDICE DE IMÁGENES..................................................................................................................3
ÍNDICE DE ECUACIONES...............................................................................................................8
ÍNDICE DE TABLAS.......................................................................................................................8
1. RESUMEN.............................................................................................................................9
2. INTRODUCCIÓN....................................................................................................................9
2.1. HERRAMIENTA DE CORTE SIN GUÍA.........................................................................10
2.2. HERRAMIENTAS DE CORTE CON GUÍA......................................................................12
2.3. HERRAMIENTA DE CORTE TOTAL..............................................................................14
2.4. HERRAMIENTAS PARA CORTE DE PRECISIÓN...........................................................15
2.5. SIMBOLOGÍA UTILIZADA...........................................................................................16
3. APROVECHAMIENTO DEL MATERIAL Y DISEÑO DEL FLEJE A TROQUELAR.......................19
4. POSICIÓN DE LA ESPIGA DE SUJECIÓN..............................................................................22
5. FUERZA DE CORTE..............................................................................................................24
6. HOLGURAS.........................................................................................................................26
7. DIMENSIONADO; CONJUNTO DE LA MATRIZ Y EL CABEZAL PUNZONADOR....................31
7.1. DIMENSIONADO DEL CONJUNTO DE LA MATRIZ......................................................31
7.2. DIMENSIONADO DEL CONJUNTO DEL PUNZÓN.......................................................34
8. ARCHIVOS MAESTROS.......................................................................................................35
8.1. ARCHIVO MAESTRO PUNZÓN..................................................................................36
8.2. ARCHIVO MAESTRO MATRIZ....................................................................................37
9. TIRA DE MATERIAL.............................................................................................................38
10. PORTA MATRIZ..................................................................................................................43
10.1. MODELADO DE PORTA MATRIZ................................................................................45
11. MATRIZ DE CORTE..............................................................................................................50
11.1. MODELADO DE MATRIZ DE CORTE...........................................................................52
12. TOPE QUE LIMITA EL AVANCE...........................................................................................58
12.1. MODELADO DE TOPE QUE LIMITA EL AVANCE.........................................................59
13. GUÍAS DEL FLEJE.................................................................................................................61
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13.1. MODELADO DE GUÍAS DEL FLEJE..............................................................................62
14. EXTRACTOR GUÍA...............................................................................................................67
14.1. MODELADO DE EXTRACTOR GUÍA............................................................................68
15. PUNZONES.........................................................................................................................72
15.1. MODELADO DE PUNZÓN CIRCULAR.........................................................................73
15.2. MODELADO PUNZÓN EN FORMA DE T....................................................................75
16. BRIDA.................................................................................................................................78
16.1. MODELADO DE BRIDA..............................................................................................80
17. PLACA DE APOYO...............................................................................................................84
17.1. MODELADO DE PLACA DE APOYO............................................................................86
18. PLACA PORTA PUNZONES..................................................................................................89
18.1. MODELADO DE PLACA PORTA PUNZONES...............................................................90
19. ESPIGA DE SUJECIÓN..........................................................................................................94
19.1. MODELADO DE ESPIGA DE SUJECIÓN.......................................................................95
20. CREACIÓN DE ENSAMBLAJE...............................................................................................99
21. BIBLIOGRAFÍA..................................................................................................................114
ÍNDICE DE IMÁGENES.
Imagen 2.1. Herramienta cortante sin guía; (Robert, 1979).......................................................11
Imagen 2.2. Punzón para herramientas cortantes sin guía; (Robert, 1979)...............................11
Imagen 2.3. Placa de sujeción; (Robert, 1979)...........................................................................12
Imagen 2.4. Herramienta cortante progresiva con guías de placas; (Robert, 1979)...................13
Imagen 2.5. Herramientas cortantes con guía de columnas; (Robert, 1979).............................13
Imagen 2.6. Herramientas de agujerear, con guía para columnas y placa elástica de guía; (Robert, 1979)............................................................................................................................14
Imagen 2.7. Herramienta cortante total con guía de columnas; (Robert, 1979)........................14
Imagen 2.8. Herramienta cortante de presión; (Robert, 1979)..................................................15
Imagen 2.9. Desarrollo del resalte anular a la línea de corte; (Robert, 1979)............................16
Imagen 2.10. Vista explosiva de troquel.....................................................................................17
Imagen 2.11. Vistas seccionadas................................................................................................18
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Imagen 3.1. Pieza troquelada.....................................................................................................19
Imagen 3.2. Rejilla de material...................................................................................................19
Imagen 3.3. Dimensionamiento de la tira de material...............................................................21
Imagen 4.1. Centro de presión (unidades en milímetros)..........................................................23
Imagen 5.1. Perímetro de la pieza..............................................................................................25
Imagen 5.2. Superficie de corte..................................................................................................26
Imagen 6.1. Holgura de punzón y matriz; penetración del punzón en un material cortado en matriz y fractura del metal (W. Wilson , 1967)...........................................................................27
Imagen 6.2. Características del borde cortado del metal cortado en troquel; efecto de la holgura excesiva e insuficiente (W. Wilson , 1967)....................................................................28
Imagen 6.3. Efecto de las diferentes holguras sobre metales blandos y duros (W. Wilson , 1967)..........................................................................................................................................29
Imagen 6.4. Control del tamaño del agujero y parte cortada por sustitución de la holgura (W. Wilson , 1967)............................................................................................................................29
Imagen 6.5. Ejemplo para la designación del juego entre matriz y punzón; (López Navarro, 1976)..........................................................................................................................................30
Imagen 9.1. Rejilla de desperdicio..............................................................................................38
Imagen 9.2. Menú archivo..........................................................................................................39
Imagen 9.3. Nuevo documento Solid Works..............................................................................39
Imagen 9.4. Cuadro de diálogo ecuaciones................................................................................40
Imagen 9.5. Croquis de fleje.......................................................................................................40
Imagen 9.6. Asignación de variables para tira de material.........................................................41
Imagen 9.7. Referencias de simetría..........................................................................................42
Imagen 9.8. Asignación total de variables..................................................................................42
Imagen 9.9. Gestor de diseño....................................................................................................43
Imagen 10.1. Porta matriz..........................................................................................................44
Imagen 10.2. Variables porta matriz..........................................................................................45
Imagen 10.3. Valor de la extrusión porta matriz........................................................................45
Imagen 10.4. Pasos para equidistancia......................................................................................46
Imagen 10.5. Extrusión de corte................................................................................................47
Imagen 10.6. Parámetros para taladrado de pasadores............................................................48
Imagen 10.7. Asignación total de variables para porta matriz...................................................48
Imagen 10.8. Parámetros para taladrado de roscas...................................................................49
4 | P á g i n a
Imagen 10.9. Posición de los taladros........................................................................................50
Imagen 11.1. Tres formas de ángulo de salida; (López Navarro, 1976)......................................51
Imagen 11.2. Matriz de corte.....................................................................................................52
Imagen 11.3. Valores para el croquis de matriz de corte...........................................................53
Imagen 11.4. Para la extrusión de matriz de corte.....................................................................53
Imagen 11.5. Asignación de tolerancias para la matriz de corte................................................54
Imagen 11.6. Operación para ángulo de salida de matriz de corte............................................55
Imagen 11.7. Asignación de la variable de la parte recta de la matriz.......................................55
Imagen 11.8. Posición de los taladros para pasadores...............................................................56
Imagen 11.9. Posición de los taladros para roscas.....................................................................56
Imagen 11.10. Valores para cuadro de dialogo de taladro para tope........................................57
Imagen 11.11. Posicionamiento de tope guía............................................................................57
Imagen 12.1. Tope guía..............................................................................................................59
Imagen 12.2. Asignación de variables para tope guía................................................................59
Imagen 12.3. Operación de revolución de perfil para perno guía..............................................60
Imagen 12.4. Redondeo de parte inferior de tope guía.............................................................60
Imagen 12.5. Excentricidad del tope..........................................................................................61
Imagen 13.1. Guías para fleje.....................................................................................................62
Imagen 13.2. Asignación de variables para guías de fleje..........................................................63
Imagen 13.3. Operación de simetría..........................................................................................63
Imagen 13.4. Asignación de variable para extrusión de guías....................................................64
Imagen 13.5. Vista posterior de guías........................................................................................64
Imagen 13.6. Ajuste para las guías de fleje................................................................................65
Imagen 13.7. Posicionamiento de los taladros para pernos.......................................................66
Imagen 13.8. Posicionamiento para taladros de roscas.............................................................66
Imagen 14.1. Extractor guía.......................................................................................................68
Imagen 14.2. Asignación de variables para extractor guía.........................................................68
Imagen 14.3. Asignación de variable de extrusión.....................................................................69
Imagen 14.4. Figura de la matriz en extractor guía....................................................................69
Imagen 14.5. Operación de equidistancia..................................................................................70
Imagen 14.6. Corte generado a través del extractor guía..........................................................70
5 | P á g i n a
Imagen 14.7. Posicionamiento de taladros para pernos............................................................71
Imagen 14.8. Posicionamiento de las roscas..............................................................................72
Imagen 15.1. Punzón circular.....................................................................................................73
Imagen 15.2. Perfil de punzón circular.......................................................................................74
Imagen 15.3. Operación de revolución......................................................................................74
Imagen 15.4. Punzón en forma de T...........................................................................................75
Imagen 15.5. Croquis para punzón en forma de “T”..................................................................75
Imagen 15.6. Operación de equidistancia..................................................................................76
Imagen 15.7. Operación de equidistancia sobre el perfil en forma de T....................................76
Imagen 15.8. Valor para la primera extrusión de punzón en T...................................................77
Imagen 15.9. Croquis inicial.......................................................................................................77
Imagen 15.10. Operación de extrusión para punzón en forma de “T”.......................................78
Imagen 16.1. Brida porta punzones...........................................................................................79
Imagen 16.2. Croquis plano alzado para brida...........................................................................80
Imagen 16.3. Operación de extrusión para brida.......................................................................81
Imagen 16.4. Valor de la equidistancia......................................................................................81
Imagen 16.5. Operación de equidistancia para caja en brida.....................................................82
Imagen 16.6. Edición de croquis.................................................................................................82
Imagen 16.7. Creación de caja para punzones...........................................................................83
Imagen 16.8. Posicionamiento de las roscas..............................................................................83
Imagen 16.9. Posicionamiento de taladros para pasadores.......................................................84
Imagen 17.1. Placa sufridera......................................................................................................86
Imagen 17.2. Croquis sufridera..................................................................................................87
Imagen 17.3. Operación de extrusión para placa sufridera........................................................87
Imagen 17.4. Localización de taladros para roscado..................................................................88
Imagen 17.5. Posicionamiento de pernos localizadores.............................................................88
Imagen 18.1. Placa porta punzones...........................................................................................90
Imagen 18.2. Croquis de placa porta punzones.........................................................................90
Imagen 18.3. Operación de extrusión a placa porta punzones..................................................91
Imagen 18.4. Localización de taladros de roscado.....................................................................92
Imagen 18.5. Localización de taladros para pasadores..............................................................93
6 | P á g i n a
Imagen 18.6. Talador roscado para espiga de sujeción..............................................................93
Imagen 18.7. Localización de talador para espiga de sujeción...................................................94
Imagen 19.1. Tipos de espigas para matrices; (W. Wilson , 1967).............................................94
Imagen 19.2. Espiga de sujeción................................................................................................95
Imagen 19.3. Perfil de espiga de sujeción, dimensiones obtenidas de (Tabla 2.1).....................96
Imagen 19.4. Operación de revolución para perfil de espiga.....................................................96
Imagen 19.5. Croquis de faceta en plano alzado........................................................................97
Imagen 19.6. Dimensiones de faceta.........................................................................................97
Imagen 19.7. Corte a través de la espiga de sujeción.................................................................98
Imagen 19.8. Chaflán parte superior e inferior..........................................................................98
Imagen 20.1. Ensamble de troquel.............................................................................................99
Imagen 20.2. Menú nuevo documento de Solid Works.............................................................99
Imagen 20.3. Cuadro de dialogo insertar componente............................................................100
Imagen 20.4. Componentes insertados para realizar el ensamble...........................................101
Imagen 20.5. Elemento flotante...............................................................................................102
Imagen 20.6. Elemento fijo......................................................................................................102
Imagen 20.7. Comando relación de posición...........................................................................103
Imagen 20.8. Cuadro de dialogo relación de posición..............................................................104
Imagen 20.9. Relación de posición plano alzado – cara frontal porta matriz...........................104
Imagen 20.10. Relación de posición plano vista lateral – cara lateral porta matriz.................105
Imagen 20.11. Coincidencia concéntrica entre matriz de corte y porta matriz........................106
Imagen 20.12. Coincidencia concéntrica entre matriz de corte y porta matriz........................106
Imagen 20.13. Coincidencia entre matriz y porta matriz..........................................................107
Imagen 20.14. Ensamble de porta matriz, matriz, guías y tope................................................107
Imagen 20.15. Relación entre cara superior de matriz y cara inferior de tira de material.......108
Imagen 20.16. Relación paralela entre caras de la matriz y tira de material............................108
Imagen 20.17. Relación entre tope y tira de material..............................................................109
Imagen 20.18. Ensamble de troquel.........................................................................................109
Imagen 20.19. Selección de componentes de toolbox.............................................................110
Imagen 20.20. Posición de los tornillos....................................................................................111
Imagen 20.21. Dimensionado de los tornillos..........................................................................111
7 | P á g i n a
Imagen 20.22. Cuadro de dialogo configuración de componente de toolbox..........................112
Imagen 20.23. Explosivo troquel..............................................................................................112
Imagen 20.24. Cuadro configurar componente........................................................................113
ÍNDICE DE ECUACIONES.
Ecuación 3.1. Alma de desperdicio.............................................................................................20
Ecuación 3.2. Alma de desperdicio.............................................................................................20
Ecuación 3.3. Paso o avance de la tira de material.....................................................................20
Ecuación 3.4. Ancho del fleje.....................................................................................................20
Ecuación 3.5. Aprovechamiento de la tira de material...............................................................21
Ecuación 4.1. Sumatoria de áreas =área en el centro de presión...............................................23
Ecuación 5.1. Superficie a cortar................................................................................................24
Ecuación 5.2. Fuerza requerida en el corte................................................................................24
ÍNDICE DE TABLAS.
Tabla 2.1. Lista de materiales.....................................................................................................17
Tabla 4.1. Áreas para el cálculo de centro de presión................................................................23
Tabla 5.1. Conversión de unidades.............................................................................................25
Tabla 6.1. Holgura para diferentes tipos de material; (W. Wilson , 1967, pág. 216.).................30
Tabla 7.1. Constante S................................................................................................................33
Tabla 7.2. Cálculos para el dimensionamiento del conjunto de la matriz..................................34
Tabla 7.3. Selección de vástago (tabla en mm y D en plg.); (López Navarro, 1976)....................35
Tabla 7.4. Cálculos para el dimensionado del conjunto del punzón...........................................35
8 | 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 típico 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" ya no se emplea.
Un corte en una pieza se produce en virtud de un proceso de trabajo de cortar o 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, entalla, 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 solo 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.
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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.
Imagen 2.1. Herramienta cortante sin guía; (Robert, 1979).
1 (Robert, 1979, págs. 1,2.)
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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).
Imagen 2.3. Placa de sujeción; (Robert, 1979).
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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).
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
12 | P á g i n a
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).
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.
13 | P á g i n a
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).
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).
14 | P á g i n a
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
Imagen 2.9. Desarrollo del resalte anular a la línea de corte; (Robert, 1979).
2.5. SIMBOLOGÍA UTILIZADA.
P : paso oavance de latira dematerial .
X :alma dedesperdicioo espacio entre piezasobordede la tira .
B: anchodel fleje .
t , só e :espesor del fleje .
L : largode pieza acortar .
l : longitud de lalíneade corte(sumatoriade perímetros de punzones) .2 (Robert, 1979, págs. 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, )
15 | P á g i n a
w : anchode la pieza acortar .
ᶯ : aprovechamientode latirade material .
A :área de la pieza .
R :número de piezas cortadasencadamovimiento de la prensa .
px, y : sumatoriade las áreas=áreaen elcentro de presión.
U n :área de polígonos .
S :superficie acortar .
F : fuerzadecorte .
τ :resistencia de corte .
Pn : per ímet ro de punzones .
Imagen 2.10. Vista explosiva de troquel.
16 | P á g i n a
Tabla 2.1. Lista de materiales.
17 | P á g i n a
Imagen 2.11. Vistas seccionadas.
18 | P á g i n a
3. APROVECHAMIENTO DEL MATERIAL Y DISEÑO DEL FLEJE
A TROQUELAR.
Imagen 3.12. Pieza troquelada.
Imagen 3.13. Rejilla de material.
El aprovechamiento: la tira de corte, se corre a cada golpe de la prensa, en dirección
axial en el 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).
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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 9.23). 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 Pesmenosde2,5 plg (63,5mm ) . Ecuación 3.1. Alma de desperdicio.
X=1,5 t cundo Pes2,5 plg omás . Ecuación 3.2. Alma de desperdicio.
P=L+XEcuación 3.3. Paso o avance de la tira de
material.
B=W+2 X Ecuación 3.4. Ancho del fleje.
t : espesordel fleje .
L : largode pieza acortar .
X :espacio entre piezas yborde de latira .
P : paso d e lamatriz .
W :ancho de la pieza acortar . 4
3 (Robert, 1979, págs. 35,36)4 Ecuaciones tomadas de (W. Wilson , 1967, págs. 249,259)
20 | P á g i n a
Imagen 3.14. Dimensionamiento de la tira de material.
ᶯ= A ∙RB ∙P
Ecuación 3.5. Aprovechamiento de la tira de material.
A :área de la pieza .= (30 ∙20 )+(10 ∙12 )−(2 ∙ π (2,5 )2 )=739,634mm2 .
R :número de piezas cortadasencadamovimiento de la prensa .=1
B: anchodel fleje .=33mm.
P : paso de lamatriz .=33,5mm.
ᶯ=(739,634mm2 ) (1 )(33mm ) (33,5mm )
=0,669≈67 % .
21 | 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 polígono simétricos, fácil de encontrar su centro de
presión.
2. Designar con un número a cada uno de los polígonos (U n).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=1
n=i
U n;
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
momentos y encontrar la posición en “x ” y en “y” del centro de presión.
5 (Robert, 1979, págs. 28, )
22 | P á g i n a
Imagen 4.15. Centro de presión (unidades en milímetros).
px, y=U 1+U 2+U 3+U 4
Ecuación 4.6. Sumatoria de áreas =área en el centro de presión.
N.º U (mm2)DistanciaU nal punto de
pivoteo overline {x}
DistanciaU nal punto de
pivoteo overline {y}
1 600 0 10
2 120 16 16
3 19,64 33,5 0
4 19,64 33,5 20
px, y 759,28 a b
Tabla 4.2. Áreas para el cálculo de centro de presión.
↑+∑ F y=600+P+120+19,64+19,64=0 ; P=759,28mm2.
⤽∑M 0=− (759,28∙ a )+ (120 ∙16 )+(39,27 ∙35,75 ) ;a=4 ,26mm.
23 | P á g i n a
x=4,26+11,5=15,76mm.
+⟶∑ Fx=600+P+120+19,64+19,64=0 ; P=759,28mm2 .
⤽∑M 0=− (bx759,28 )+(720 ∙10 )+(19,64 ∙20 ) ;b=10mm.
y=10+6,5=16,5mm.
5. FUERZA DE CORTE.
La fuerza cortante necesaria para el cortado de una pieza depende del área de la
superficie de cizallamiento (mm2 ) y de la resistencia al cizallamiento del material [ kg
mm2,N
mm2 ]. Se calcula la superficie (S) a cortar (Imagen 5.17) determinando la longitud de la línea de
corte (l) (Imagen 5.16) y multiplicando por el espesor del material (s).
S=l ∙ s Ecuación 5.7. Superficie a cortar.
l : longitud de lalineade corte .
s :espesor delmaterial .
Para obtener la fuerza de corte (F), se multiplica la superficie calculada (S) por la
resistencia al corte (τ B). Sí nos es desconocida la resistencia al esfuerzo cortante se pondrá en
su lugar 0,7 a 0,8 de su resistencia a la tracción o tensión(τ=0,8σ ) ,valido para chapas de
acero, aleaciones de “Cu” para forja y aleaciones de “Al”. 6
F=S ∙ τ Ecuación 5.8. Fuerza requerida en el corte.
S :superficie acortar .
τ B :resistencia alcorte .
6 Método obtenido de (Robert, 1979, págs. 29, 30, 31, 32)
24 | 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.35000
lb
¿2=2460,5 kg
cm2=24,605 kg
mm2
Tabla 5.3. Conversión de unidades.
resistencia al corte τ B:241,36N
mm2
Sumatoria perímetros de punzonesl=P1+P2+P3=15,7+15,7+124=155,42mm.
Se ha comprobado (l) mediante el software, utilizando la opción medir , se
selecciona las aristas para sumar sus longitudes.
Imagen 5.16. Perímetro de la pieza.
¿erficie acortar : S=l • t=155,4mm∙1,2mm=186,50mm2=1,865 4 x10−4m2 .
25 | P á g i n a
Línea de corte l
Se ha comprobado S mediante el software, utilizando la opción de medir se
selecciona las caras para sumar sus áreas.
Imagen 5.17. Superficie de corte.
Tonelaje de la prensa=F=S ∙ τ B=186,50mm2∙241,36N
mm2=45 013,63N=4 588,54kg f .=4,58Ton
F punzónde barrenado=15,71mm∙1,2mm∙241,36N
mm2=4 550,11N=463,82kg .
F punzónen T=124mm∙1,2mm∙241,36N
mm2=35 914,36N=3 660,99kg .
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 y es una función de la clase, espesor y dureza del
material de trabajo. La holgura, penetración y fractura se muestran esquemáticamente en la
(Imagen 6.18) se muestran en forma esquemática las características del borde cortante sobre
el material, con holgura normal.
26 | P á g i n a
Superficie S
Imagen 6.18. Holgura de punzón y matriz; penetración del punzón en un material cortado en matriz y fractura del metal (W. Wilson , 1967).
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
igual a cerca de un tercio de su espesor antes de que se produzca la fractura, y fuerza 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
(Imagen 6.19). 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 (Imagen
6.19). 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.
27 | P á g i n a
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 las (Imagen 6.18) e (Imagen 6.19) 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.
Imagen 6.19. Características del borde cortado del metal cortado en troquel; efecto de la holgura excesiva e insuficiente (W. Wilson , 1967).
Las condiciones del borde C, y las curvas de las cargas hipotéticas B, se muestran en (Imagen
6.20); (casos 1, 2, 3 y 4) así como la cantidad de deformación y extensión de penetración del
punzón.
28 | P á g i n a
Imagen 6.20. Efecto de las diferentes holguras sobre metales blandos y duros (W. Wilson , 1967).
La posición de la holgura apropiada (Imagen 6.21) 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. 7
Imagen 6.21. Control del tamaño del agujero y parte cortada por sustitución de la holgura (W. Wilson , 1967).
7 (Robert, 1979, págs. 26, 27)
29 | P á g i n a
Ejemplo: A. El contorno (∅ ext. de la arandela) deberá ser exacto. La placa matriz se
construirá de modo que sus dimensiones definitivas correspondan exactamente a las de la
placa acabada, El punzón: su diámetro será disminuido con arreglo a la holgura admitida. B. El
contorno interior (∅ int. 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 acabada (Imagen 6.22)8.
Imagen 6.22. Ejemplo para la designación del juego entre matriz y punzón; (López Navarro, 1976).
HOLGURA DE TROQUEL PARA LOS DIFERENTES GRUPOS DE METALES.
GRUPO. AC.
1. Aleaciones de aluminio 1100S y 5052S, todos los temples (todas las durezas).4,5
%
2. Aleaciones de aluminio 2024ST y 6061ST; latón, todas las durezas; acero suave
laminado en frío; completamente recocido; acero inoxidable blando.
6,5
%
3. Acero laminado en frío de dureza media, acero inoxidable de dureza media y
alta.
7,5
%
Tabla 6.4. Holgura para diferentes tipos de material; (W. Wilson , 1967, pág. 216.).
Holguraentre matriz y punzón calculado=7,5 %de1 ,2mm.=0,09mm.
8 (W. Wilson , 1967, págs. 212, 213, 214, 215.)
30 | P á g i n a
"La holgura es asignada a cada una de las 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".
7. DIMENSIONADO; CONJUNTO DE LA MATRIZ Y EL CABEZAL
PUNZONADOR.
Terminología usada en la Tabla 7.6:
e=t : espesordel fleje (mm )=1,2mm.
B: anchodel flej e (mm )=33mm.
d punzóndebarrenado=5mm.
d punzónT :diámetro equivalente=24,016mm.
p : paso (mm )=33,5mm.
K c : fuerzade rotura por cizallamiento=24,6 1872kg
mm2 .
F : fuerzadecorte total (kg f )=45 013,43N=4590,09kg f .
F1: fuerza requeridaenel punzónT=3662,25kg .
F2: fuerza requeridae nel punzónde barrenado=463,92k g .
7.1. DIMENSIONADO DEL CONJUNTO DE LA MATRIZ.
ELEMENTO A
CALCULAR.FÓRMULA EMPLEADA. OBSERVACIONES.
1. Espesor de la
matriz de
corte.
E=0,6 3√F ≥8mm.
E=0,6 3√4 590,09Kgf=9,9714mm.
E=9,9 714mm.
Espesor mínimo a adoptar, 8
mm.
Sin el útil carece de placa
porta matriz, duplicar el
valor calculado.
2. Espesor de la E1=0,8E+8mm. Para placas de acero.
31 | P á g i n a
placa porta
matriz.
E1=0,8∙9,9714mm+8mm.
E1=15,98mm.
3. Espesor del
extractor
guía.
E2=0,7E+3mm≥12mm.
E2=0,7 ∙9,9714mm+3mm=9,98mm.
E2=9,98mm.
Valor mínimo a adoptar
12mm.
4. Espesor de las
guías.
E3=2∙ e+3mm.
E3=2∙1,2mm+3mm=5,4mm.
E3=5,4mm.
Para útil con tope fijo.
Ancho del fleje
(B )
5. Ancho
aproximado
de las guías
A2.
6. ∅ Nominal
de tornillos.
A partir del ancho del fleje (mm).
≤2525 a
50
50 a
100≥100
20± 5 30± 7 40±10 50± 10
6 8 10 1
Mecaniza chaflán sobre guía
izquierda.
Utilizar el mismo ∅−2 para
pasadores.
B=33mm.
7. Largo de las
guías.
C1≈3 ∙B
C1=3 ∙33mm=99mm.
C1=99mm.
La guía puede sobresalir de
la matriz.
8. Juego de
entrada del
fleje.
h3≈0,5 ∙ e
h3=0,5 ∙1,2mm=0,6mm.
h3=0,6mm.
9. Parte recta
del corte de la
matriz.
h1=( 24 )e Depende del número de
afilados previstos.
32 | P á g i n a
h1=( 24 )1,2mm=0,6mm.
h1=0,6mm.
10.Altura del
tope.
h≥1,5∙ e
h=1,5 ∙1,2mm=1,8mm.
h=1,8mm.
11.Separación S
entre
punzones o al
borde de la
matriz de
corte.
S=(n ∙d √ K c ∙ eE )≤n3√F
S punzón en T.
S2=1,2 x24,016mm√ 24,618kgmm2 ∙1,2mm
9,9714mm
S2=49,604mm.
n3 √F=1,23√3662,25Kgf
n3 √F=104,5725mm.
49,604mm≤104,5 725mm.
∴S2=49,604mm.
Punzón circular.
S2=0,8∙5mm.√ 24,618kgmm2 ∙1,2mm
9,9714mm
S1=6,88mm.
n3 √F=0,83 x √463,92kg .
n3 √F=11,027mm.
6,88mm≤11,027mm.
n Tipo de disposición del
punzón.
0.8 Sección circular.
1.2 Sección poligonal.
1.4 Polígono con vértices
enfrentados.
F= fuerza de corte del punzón
considerado.
Tabla 7.5. Constante S.
33 | P á g i n a
∴S1=6,88mm.
12.Largo de la
matriz de
corte.
C=S1+S2+P+L=6,88mm+49,604mm+33,5mm+32mm.
C=121,984mm.
Depende de la disposición
adaptada
13.Ancho de la
matriz de
corte.
A=B+2 A2=33mm+2 ∙30=93mm.
14.Ancho de la
placa porta
matriz.
sehace igual aC . Es igual al largo de la matriz
de corte
15.Largo de la
placa porta
matriz.
A1=A+M=93mm+40mm=133mm.M=40mm; para A<100mm.
M=50mm; para A≥100mm.
Tabla 7.6. Cálculos para el dimensionamiento del conjunto de la matriz.
7.2. DIMENSIONADO DEL CONJUNTO DEL PUNZÓN.
Terminología usada en la Tabla 7.8:
d :Diámetro nominaldel agujero 0,197 plg .
t :Espesor delmaterial=0,197 plg .
E :Módulo deelasticidad=200Gpa.=29 007 540lb
¿2.
S8 :Resistencia al corteunitaria sobre elmaterial ; libra por pulgadacuadrada=35 000 psi .
L :Longitud máximadeun punzón punzones .
ELEMENTO A
CALCULAR.
FÓRMULA A
EMPLEAR.OBSERVACIONES.
16.Longitud
máxima de un L=
πd8 ( E ∙dS8 ∙ t )
12
Ecuación no incluida en el
archivo maestro de ARCHIVO
34 | P á g i n a
punzón.L= π 0,197 plg
8 ( 29 007540lb
¿2∙0,197 plg
35 000 psi∙0,197 plg )12
=2,2571 plg ó57,33mm.
MAESTRO PUNZÓN., por falta
de capacidad del programa para
manejar números de más de 7
cifras enteras. 9
17.Espesor de la
placa porta
punzones.
E4=0,5E+10=¿
(0,5 ∙9,9 714mm )+10=14,9 757mm. Sí es de acero.
18.Espesor de la
brida.E5=0,25 ∙ L=0,25x 57,33mm=14,33mm.
Proporciona buena rigidez de
amarre del punzón.
19.Ancho de la
pestaña de la
brida
S1=1
1,5∙ E5=
11,5
(14,33mm )=9,55mm.
20.Espesor de la
placa de
apoyo.
E6=4mm.
21.Vástago.
Datos
Potencias en t.
4 8 10
20
30 40
Ø 20 30 30 35 40 40 45
D 1' '2
9' '
169' '
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 7.7. Selección de vástago (tabla en mm y D en plg.); (LópezNavarro, 1976).
Tabla 7.8. Cálculos para el dimensionado del conjunto del punzón.
9 (López Navarro, 1976, pág. 23)
35 | P á g i n a
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"="4590.09" '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"="0.25"*"L" '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.
10) "n_2"= 1.2 'Cte. punzón T.
11) "d_2"= 24.016 '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"="57.33" 'Longitud de punzones.
20) "d"=5 'Diámetro mínimo del punzón.
21) "t"=1.2 'Espesor del material.
22) "Kc"= 24.61 'Fuerza de rotura por cizallamiento.
23) "d_tornillo"= 6 'Diámetro del tornillo.
36 | P á g i n a
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) "H"= 0.09 * "t" 'holgura entre matriz y punzón.
8.2. ARCHIVO MAESTRO MATRIZ.
28) "F"="4590.09 " 'Fuerza de corte total.
29) "t"=1.2 'Espesor del fleje.
30) "Kc"= 24.61 '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.
38) "E_2"= (0.7*"E")+3' Espesor del extractor guía.
39) "E_3"= (2*"t")+3 'Espesor de las guías.
40) "A_2"= 30 'Ancho aprox. de las guías.
41) "D M8"=8. 'Ø Nominal de tornillos.
42) "C_1"=3*"B" 'Largo de las guías.
43) "h_3"=0.5*"t" 'Juego de entrada del fleje.
44) "h_1"= (2 / 4) * "t" 'Parte recta del corte de la matriz.
45) "h"=1.5*"t" 'Altura del tope.
46) "n_1"= 0.8 'Cte. punzón circular.
47) "d_1"= 5 'Diámetro punzón circular.
48) "S_1"= ("Kc"*"t"/"E") ^ (1 / 2) * ("n_1" *"d_1") 'Separación S entre punzones o al borde
de la matriz de corte.
49) "n_2"= 1.2 'Cte. punzón T.
50) "d_2"= 24.02 'Diámetro equivalente punzón T.
51) "S_2"= ("Kc"*"t"/" E") ^ (1 / 2)*("n_2 "*"d_2") 'Separación S entre punzones o al borde
de la matriz de corte.
37 | P á g i n a
52) "C"="S_1"+"S_2"+"P"+"L" 'Largo de la matriz de corte.
53) "A"= "b" + (2 * "A_2") 'Ancho de la matriz de corte.
54) "c_4"="C" 'Ancho de la placa porta matriz.
55) "A_1"="A"+"M" 'Largo de la placa porta matriz.
56) "M"= 40 'Cte.
57) "d_tornillo"= 6 'Diámetro del tornillo.
58) "Posición _t"= "d_tornillo" * 1.5 'Posición de los taladros.
59) "d_pasadores"= "d_tornillo" – 2 'Diámetro de los pasadores.
60) "Posición_p"= "d_pasadores" * 1.5 'Posición de los pasadores.
61) "H"= 0.09 * "t" 'holgura entre matriz y punzón.
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 seleccionando variable por
variable.
9. TIRA DE MATERIAL.
Imagen 9.23. Rejilla de desperdicio.
38 | P á g i n a
Paso 1: 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 9.24).
Imagen 9.24. Menú archivo.
Paso 2: en el menú archivo – nuevo – elegir la opción “pieza” y aceptar (Imagen 9.25).
Imagen 9.25. Nuevo documento Solid Works.
Paso 3: dentro del menú de persiana, clic en el menú herramientas – ecuaciones; en el
cuadro de dialogo “Ecuaciones - variables globales y cotas” clic en importar - buscar y
seleccionar el archivo previamente generado con el nombre de “ARCHIVO MAESTRO MATRIZ.”
como lo muestra la (Imagen 9.26), asegúrese de seleccionar la casilla “Solucionar orden
automático” para evitar error por orden de ecuaciones y aceptar.
39 | P á g i n a
Iniciar nuevo modelo
Imagen 9.26. Cuadro de diálogo ecuaciones.
Paso 4: se realiza el croquis de un rectángulo, con las herramientas: “círculo y línea”
, que contenga la figura de la pieza a troquelar, esto en el plano alzado,
tomando como punto de partida la coordenada (0,0) como lo muestra (Imagen 9.27), (con
dimensiones aproximadas).
Imagen 9.27. Croquis de fleje.
40 | P á g i n a
Paso 5: a las cotas que dimensionan a los sobrantes de la rejilla de desperdicio se les
asignaran las ecuaciones como lo muestra la (Imagen 9.28).
Imagen 9.28. Asignación de variables para tira de material.
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 con las
cuales se definirán el paso y las relaciones de simetría, realizar la relación de simetría como se
muestra en la (Imagen 9.29).
41 | P á g i n a
Imagen 9.29. Referencias de simetría.
Paso 7: finalmente el croquis quedará totalmente definido asignándole todas las
ecuaciones y relaciones geométricas, se cierra el croquis (Imagen 9.30).
Imagen 9.30. Asignación total de variables.
Paso 8: se realiza la operación de extrusión a una dimensión arbitraria, a continuación
en el gestor de diseño feature manager se se busca y se selecciona saliente-extruir1 dando
doble clic en para visualizar el espesor de la pieza, hacer doble clic sobre la cota y asignar
la variable correspondiente ver (Imagen 9.31).
42 | P á g i n a
“P”
“B”
“X”
Imagen 9.31. Gestor de diseño.
“En adelante los valores de los espesores de las diferentes placas se asiganaran 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 hace 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.
43 | P á g i n a
“t”
Mecanizado: como en la mayoría de 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 A570 Gr36 SAE: Para matrices de pequeño tamaño.
b. F112 UNE o 1025 SAE Para matrices de mediano tamaño.
c. Fundición: Para matrices de gran tamaño.10
Imagen 10.32. Porta matriz.
10 Valor obtenido de (Beer, E Russell Johnston, & T.DeWolf, 2007, pág. 747)
44 | P á g i n a
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 tira de material para vincular el "ARCHIVO MAESTRO MATRIZ.”) realizar
el croquis de un rectángulo (herramientas - croquis ) elegir el plano alzado, para realizar el
croquis, acotar y vincular los valores como lo muestra la (Imagen 10.33).
Imagen 10.33. Variables porta matriz.
Paso 2: realizar una extrusión a una distancia cualquiera (operaciones ) y vincular
el valor correspondiente (Imagen 10.34).
Imagen 10.34. Valor de la extrusión porta matriz.
45 | P á g i n a
“C”
“A_1”
“E_1”
Paso 3: generar sobre la vista frontal (control + 1) la figura de la pieza a ser troquelada
y generar una equidistancia de 0.985, esto para hacer coincidir la abertura de la placa porta
matriz con la abertura en la cara inferior de la matriz; vincular las ecuaciones a las dimensiones
correspondientes como lo muestra (Imagen 10.35).
Imagen 10.35. 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 como lo muestra la ( Imagen
10.36).
46 | P á g i n a
“P”
“S_2”
“A_1”*1/2
Equidistancia
Imagen 10.36. Extrusión de corte.
Paso 5: generar y localizar los taladros para los pernos mediante la operación de
asistente para taladrado (operaciones) el cuadro “especificaciones de taladrado” se llena
de la siguiente manera; taladro, estándar: ISO, tipo: márgenes del tornillo, tamaño: M4,
ajuste: normal y en condición final: por todo, como lo muestra (Imagen 10.37).
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Imagen 10.37. Parámetros para taladrado de pasadores.
Paso 6: acotar mediante “cota inteligente”, clic en la pestaña “posiciones” y asignar los
valores como lo indica (Imagen 10.38).
Imagen 10.38. Asignación total de variables para porta matriz.
48 | P á g i n a
“C “(1/2)
“Posición_p”“C “(1/2)
“Posición_p”
Norma a la que se referencia el tamaño del taladrado.
Distancia a la que el
Características del
Define las posiciones de los taladros
“Posición_p”+20
Paso 7: generar y localizar los taladros para los tornillos mediante la operación de
asistente para taladrado (operaciones) el cuadro “especificaciones de taladrado” se llena
de la siguiente manera; rosca, estándar: ISO, tipo: taladro roscado, tamaño: M6 y en condición
final: por todo, como lo muestra (Imagen 10.39).
Imagen 10.39. Parámetros para taladrado de roscas.
Paso 8: acotar mediante cota inteligente, clic en la pestaña “posiciones” y localizar y asignar los valores de los taladros de los tornillos como lo muestra la (Imagen 10.40).
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Imagen 10.40. Posición de los taladros.
(En adelante todos los modelos de las placas, primero se visualizaran en el plano alzado “control + 1” 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).
11. MATRIZ DE CORTE.
Las piezas, antes de ser cortadas, sufren una deformación, seguida, 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 presionara sobre la primeramente cortada facilitando su
expulsión; sin embargo, el esfuerzo requerido en el segundo corte será superior al primero, ya
que se suma el 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 palca matriz, se desarrolla un
gran esfuerzo lateral en dicha placa, que puede originar la rotura de la misma. Por otra parte
el esfuerzo cortante abra aumentado considerablemente.
50 | P á g i n a
“Posición_t”+20
“C” (3/4)
“Posición_t”
Con el fin de evitar esta dificultad, todo el contorno cortante de la matriz va experimentando
un aumento paulatino, conforme va aumentando el espesor de la placa ( Imagen 11.41) 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.11
Imagen 11.41. Tres formas de ángulo de salida; (López Navarro, 1976).
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.
Materiales de construcción:
a. F-112 Para placas de tamaño grande
b. F- 114 UNE o 1045 SAE Para placas de tamaño mediano.
c. F-522 UNE o A681 (O1) ASTM Para placas de tamaño pequeño.
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.
11 Ecuación obtenida de: (W. Wilson , 1967)
51 | P á g i n a
c. Matriz pequeña o grande.
d. Tamaño de los segmentos12.
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.13
Imagen 11.42. 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 tira de material para vincular el archivo “ARCHIVO MAESTRO MATRIZ.”),
realizar un croquis de un rectángulo (croquis) en el plano alzado, acotar y vincular los
valores como lo muestra (Imagen 11.43).
12 (Arribas, 2011, págs. 20,21)13 (López Navarro, 1976, pág. 19)
52 | P á g i n a
Imagen 11.43. Valores para el croquis de matriz de corte.
Paso 2: realizar una extrusión a una distancia cualquiera (operaciones) y vincular el
valor correspondiente como lo muestra la (Imagen 11.44).
Imagen 11.44. Para la extrusión de matriz de corte.
53 | P á g i n a
“E”
“C”
“A”
Paso 3: generar sobre la vista frontal (control + 1) la figura de la pieza a troquelar con
las dimensiones indicadas en la (Imagen 11.45), la holgura en los taladros donde entraran los
punzones circulares se realiza con una equidistancia a la cual se el asiganara el valor de “ jx22”
.
Imagen 11.45. Asignación de tolerancias para la matriz de corte.
Paso 4: generar un corte doble a una equidistancia de 0.60 y con un ángulo de saluda
de 2° a través de la placa matriz como se muestra (Imagen 11.46).
54 | P á g i n a
“S_2”
“P”
“A”/2
2*"j"
Imagen 11.46. 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 11.47).
Imagen 11.47. Asignación de la variable de la parte recta de la matriz.
55 | P á g i n a
“h_1”
Paso 6: asignar las operaciones de taladrado para los pernos localizadores, llenar el
cuadro de dialogo de “especificación de taladrado” como lo indica la (Imagen 10.37) y
especificar su localización con las ecuaciones vinculadas como lo muestra la (Imagen 11.48).
Imagen 11.48. Posición de los taladros para pasadores.
Paso 7: especificar los valores correspondientes para los baremos de los tornillos en el
cuadro de diálogo “especificaciones de taladrado” como lo muestra la (Imagen 10.39) y
especificar la localización mostrada en la (Imagen 11.49).
Imagen 11.49. Posición de los taladros para roscas.
56 | P á g i n a
“C”/2
“C” (3/4)
“Posición_p”
“Posición_t”
Paso 1: generar el talador donde se localizará el tope que limitara el avance con los
parámetros y posición como los indican las (Imagen 11.50) e (Imagen 11.51).
Imagen 11.50. Valores para cuadro de dialogo de taladro para tope.
Imagen 11.51. Posicionamiento de tope guía.
57 | P á g i n a
“A” (1/2)
12. TOPE QUE LIMITA EL AVANCE.
Retensor de perno o tope que limita el avance, este 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 crítica14.
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”.15
14 (Arribas, 2011, págs. 21, 22)15 (W. Wilson , 1967, pág. 219)
58 | P á g i n a
Imagen 12.52. 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 tira de material para vincular el archivo “ARCHIVO MAESTRO MATRIZ.”). realizar el
croquis de un perfil como el de (Imagen 12.53) y vincular las ecuaciones con las dimensiones
correspondientes.
Imagen 12.53. Asignación de variables para tope guía.
Paso 2: con la operación de revolución de saliente generar la forma del tope
(Imagen 12.54).
59 | P á g i n a
“E”
“h”
Imagen 12.54. Operación de revolución de perfil para perno guía.
Paso 3: con la operación de redondeo (operaciones) se redondea la parte
inferior del tope (Imagen 12.55).
Imagen 12.55. Redondeo de parte inferior de tope guía.
Paso 4: la excentricidad del tope se crea con las herramientas de “línea” y “arco tres
puntos”, se realiza el croquis de una media luna en la cabeza del tope (control + 4), esta media
luna marcara la sección a cortar con la operación de corte, como en (Imagen 12.56).
60 | P á g i n a
Imagen 12.56. Excentricidad del tope.
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. Sus
características de acabado no se acostumbra a 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 en buen deslizamiento de la banda por su interior.
Materiales; Los materiales más adecuados para su construcción son:
a. F- 114 UNE o 1045 SAE (Nitrurado Templado y Revenido HRc.48-50) para reglas de
tamaño grande.
61 | P á g i n a
b. F-522 UNE o A681 (O1) ASTM (Templado y Revenido HRc.54-56) para reglas de
tamaño pequeño16.
Imagen 13.57. 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 tira de material para vincular el archivo “ARCHIVO MAESTRO MATRIZ.”) realizar un
croquis del perfil de las guías y vincular las ecuaciones a las dimensiones correspondientes, se
genera una línea constructiva paralela como en (Imagen 13.58).
16 (López Navarro, 1976, págs. 53,54)
62 | P á g i n a
Imagen 13.58. 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 , como lo
muestra (Imagen 13.59).
Imagen 13.59. Operación de simetría.
63 | P á g i n a
“t”
“A_2”-(“h_3”/2)
“C_1”
“A”/2
Paso 3: generamos una extrusión y vinculamos la ecuación correspondiente (Imagen
13.60)
Imagen 13.60. Asignación de variable para extrusión de guías.
Paso 4: se genera una sobre medida para ajustar las dimensiones de las guías,
generando dos croquis en los extremos inferiores (Imagen 13.61).
Imagen 13.61. Vista posterior de guías.
64 | P á g i n a
“E_3”
Paso 5: crear una extrusión a una longitud de 39.47 mm (Imagen 13.62).
Imagen 13.62. Ajuste para las guías de fleje.
Paso 6: llenar el cuadro de “Asistente para taladrado” para los valores de los
taladrados como en (Imagen 10.37) y su localización de los pernos según (Imagen 13.63).
65 | P á g i n a
Imagen 13.63. Posicionamiento de los taladros para pernos.
Paso 7: seguir lo indicado en la (Imagen 10.39) para los valores de los taladrados y su
localización de las roscas (Imagen 13.64).
Imagen 13.64. Posicionamiento para taladros de roscas.
66 | P á g i n a
“Posición_p”
“C “(2/4)
“C” (3/4)
“Posición _t”
14. EXTRACTOR GUÍA.
Generalidades: la placa guía-punzones, ejerce tres funciones muy importantes; la
primera, guiar los punzones, la segunda, pisar la banda o fleje y la tercera, 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 de los punzones,
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 de llevarlos (equivale al 5% aprox. de la de corte).
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:
a. F- 114 o F- 522 F111 UNE o 1045 - A570 Gr36 SAE para placas de tamaño pequeño.
b. F-114 o F-112 F111 UNE o 1045 - A570 Gr36 SAE para placas de tamaño mediano.
c. F-112 o Fundición: para placas de tamaño grande17.
17 (Robert, 1979, pág. 42)
67 | P á g i n a
Imagen 14.65. Extractor guía.
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 tira de material para vincular el archivo “ARCHIVO MAESTRO MATRIZ.”)
realizar un croquis de un rectángulo (croquis) en el plano alzado, acotar y vincular los
valores como lo muestra la (Imagen 14.66).
Paso 1:
Imagen 14.66. Asignación de variables para extractor guía.
68 | P á g i n a
“A”
“C”
Paso 2: realizar una extrusión a una distancia cualquiera (operaciones) y vincular el
valor correspondiente (Imagen 14.67).
Imagen 14.67. Asignación de variable de extrusión.
Paso 3: generar sobre la vista frontal (control + 1) la figura de la matriz con las
dimensiones indicadas en la (Imagen 14.68).
Imagen 14.68. Figura de la matriz en extractor guía.
69 | P á g i n a
“E_2”
“S_2”
“A”/2
“P”
Paso 4: crear una equidistancia de 1 mm como se ve en (Imagen 14.69).
Imagen 14.69. Operación de equidistancia.
Paso 5: con la operación de extruir corte , crear un corte a través de la placa de la
matriz (Imagen 14.70).
Imagen 14.70. Corte generado a través del extractor guía.
70 | P á g i n a
Paso 6: generar y localizar los taladros en el plano alzado de la pieza (control + 1) para
los pernos mediante asistente para taladrado (operaciones) en el cuadro
especificaciones de taladrado se llena de la siguiente manera; tamaño: M6, estándar: ISO,
ajuste: normal, tipo: márgenes del tornillo y en condición final: por todo, como lo muestra las
(Imagen 14.72) e (Imagen 14.71).
Imagen 14.71. Posicionamiento de taladros para pernos.
71 | P á g i n a
“Posición _p”
“C (2/4)”
Imagen 14.72. Posicionamiento de las roscas.
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.
72 | P á g i n a
“Posición _t”
“C” (3/4)
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 que está sometido.
g) Buenos materiales de construcción.
h) Adecuados tratamientos térmicos.18
15.1. MODELADO DE PUNZÓN CIRCULAR.
Imagen 15.73. Punzón circular.
Paso 1: 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 mostrado en (Imagen 15.74) y vincular los valores
correspondientes.
18 (Arribas, 2011, págs. 16,17)
73 | P á g i n a
Imagen 15.74. 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 15.75).
Imagen 15.75. Operación de revolución.
74 | P á g i n a
“L”
“L”
15.2. MODELADO PUNZÓN EN FORMA DE T.
Imagen 15.76. Punzón en forma de T.
Paso 1: abrir un archivo nuevo y guardar con el nombre de “PUNZÓN EN FORMA DE
"T”, (Repetir el paso 1 de punzón circular que vincula el ARCHIVO MAESTRO PUNZÓN.),
realizar el croquis de la (Imagen 15.77).
Imagen 15.77. Croquis para punzón en forma de “T”
Paso 2: realizar una equidistancia interna que será gobernada por el valor de la
holgura “j” (Imagen 15.78) e (Imagen 15.79).
75 | P á g i n a
Imagen 15.78. Operación de equidistancia.
Imagen 15.79. Operación de equidistancia sobre el perfil en forma de T.
Paso 3: se realiza la extrusión del croquis interno a una longitud cualquiera y se vincula
la ecuación de “L"-5 como lo muestra la (Imagen 15.80).
Imagen 15.80. Valor para la primera extrusión de punzón en T.
76 | P á g i n a
"L"-5
"j"
Paso 4: se realiza un croquis sobre el contorno de la operación de extrusión generada
en el paso 2, se realiza una equidistancia de 4 mm (Imagen 15.81).
Imagen 15.81. Croquis inicial.
Paso 5: realizar una extrusión de 5 mm (Imagen 15.82).
Imagen 15.82. Operación de extrusión para punzón en forma de “T”.
Finalmente el modelo queda como en (Imagen 15.76)
77 | P á g i n a
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 un solo porta-punzones de
grandes dimensiones sino varios de menor tamaño que facilitarán su construcción y
mantenimiento.
Formas y dimensiones: en principio, se puede decir que la placa porta punzones 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 la placa pisadora. Su espesor puede oscilar
entre un 20 y un 30 % de la longitud de los punzones.
Materiales: el material empleado para la construcción de los porta punzones 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 semi-duro. 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 SAE Para placas de tamaño pequeño
b. F- 112 UNE o 1025 SAE Para placas de tamaño mediano
c. F- 111 UNE o A570 Gr36 SAE Para placas de tamaño grande19.
19 (López Navarro, 1976, págs. 19, 20)
78 | P á g i n a
Imagen 16.83. 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 de punzón circular que vincula el ARCHIVO MAESTRO
PUNZÓN.), se realiza el croquis de un rectángulo (croquis) en el plano alzado, acotar y
vincular los valores como lo muestra la (Imagen 16.84).
Imagen 16.84. Croquis plano alzado para brida.
79 | P á g i n a
“S” + “S” +38
“C”
Paso 2: realizar una extrusión a una distancia cualquiera (operaciones) y vincular el
valor correspondiente (Imagen 16.85).
Imagen 16.85. Operación de extrusión para brida.
Paso 3: generar sobre la vista frontal (control + 1) la figura de la pieza a troquelar con
las dimensiones indicadas, crear una equidistancia interna con el valor de “j” (Imagen 16.86).
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“E_5”
Imagen 16.86. Valor de la equidistancia.
Paso 4: se realiza un corte con la equidistancia interna y los perfiles de los círculos
(Imagen 16.87).
Imagen 16.87. Operación de equidistancia para caja en brida.
Paso 5: se edita el "croquis 2" para realizar una equidistancia de 4 mm al croquis
interno del punzón en forma de “t” y a los taladros como lo muestra (Imagen 16.88).
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“E_5”
Imagen 16.88. Edición de croquis.
Paso 6: se realiza un corte con una profundidad de 5 mm tomando como contornos las
equidistancias generadas en el paso anterior (Imagen 16.89).
Imagen 16.89. Creación de caja para punzones.
Paso 7: asignar las operaciones de taladrado para los tornillos de sujeción, llenar el
cuadro de dialogo de “especificación de taladrado” como lo indica la (Imagen 10.39) y
especificar su localización con las ecuaciones vinculadas como lo muestra la (Imagen 16.90).
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Imagen 16.90. Posicionamiento de las roscas.
Paso 8: especificar los valores correspondientes para los tornillos en el cuadro de
diálogo “especificaciones de taladrado” como lo muestra la (Imagen 10.37) y especificar la
localización mostrada como en (Imagen 16.91).
Imagen 16.91. Posicionamiento de taladros para pasadores.
83 | P á g i n a
“Posición _p”
“C “(2/4)
“Posición _t”
“C (3/4)”
“Posición _t”
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.
El requisito imprescindible en todas las placas sufrideras es que, estas 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 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.
84 | P á g i n a
Materiales: para la construcción de las placas de choque se emplean materiales que
admitan el temple y que conserven asimismo 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 HBr. 54-58.
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.
Los materiales y tratamientos son:
a. F-114 UNE o SAE (bonificado): Para tamaños grandes
b. F-522 UNE o 8620, 8620 H SAE (templado y revenido HRc.56- 58): Para tamaños
pequeños
c. F-524 UNE o SAE (templado y revenido HRc.56- 58): Para tamaños pequeños
(templado y revenido HRc.56- 58): 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.20
Imagen 17.92. Placa sufridera.
20 (Arribas, 2011, págs. 23, 24)
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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 de punzón circular que vincula el ARCHIVO MAESTRO ARCHIVO MAESTRO
PUNZÓN.), realizar un croquis de un rectángulo (croquis) en el plano alzado, acotar y
vincular los valores como lo muestra la (Imagen 17.93).
Imagen 17.93. Croquis sufridera.
Paso 2: realizar una extrusión a una distancia cualquiera (operaciones) y vincular el
valor correspondiente (Imagen 17.94).
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“S” + ”S” + 38
“C”
Imagen 17.94. Operación de extrusión para placa sufridera.
Paso 3: asignar las operaciones de taladrado para los tornillos de sujeción, llenar el
cuadro de dialogo de “especificación de taladrado” como lo indica la (Imagen 10.39) y
especificar su localización con las ecuaciones vinculadas como lo muestra la (Imagen 17.95).
Imagen 17.95. Localización de taladros para roscado.
Paso 4: asignar las operaciones de taladrado para los pernos localizadores, llenar el
cuadro de dialogo de “especificación de taladrado” como lo indica la (Imagen 10.37)
especificar su localización con las ecuaciones vinculadas como lo muestra (Imagen 17.96).
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“E_6”
“Posición _t”
“C “(3/4)
Imagen 17.96. Posicionamiento de pernos localizadores.
18. PLACA PORTA PUNZONES.
Misión: 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 estos 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.
Mecanizado: como en la mayoría de casos, el mecanizado de la 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.
88 | P á g i n a
“Posición _p”
“C “(2/4)
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 A570 Gr36 SAE matrices de pequeño tamaño.
b. F- 112 UNE o 1025 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].
Imagen 18.97. Placa porta punzones.
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 de punzón circular que vincula el ARCHIVO MAESTRO
PUNZÓN.), realizar un croquis de un rectángulo (croquis) en el plano alzado, acotar y
vincular los valores como lo muestra (Imagen 18.98).
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"S" + "S" + 38
Imagen 18.98. Croquis de placa porta punzones.
Paso 2: realizar una extrusión a una distancia cualquiera (operaciones), vincular el
valor correspondiente (Imagen 18.99).
Imagen 18.99. Operación de extrusión a placa porta punzones.
90 | P á g i n a
"E_4"
"C"
Paso 3: asignar las operaciones de taladrado para los tornillos de sujeción, llenar el
cuadro de dialogo de “especificación de taladrado” y especificar su ubicación como lo muestra
(Imagen 18.100).
Imagen 18.100. Localización de taladros de roscado.
Paso 4: asignar las operaciones de taladrado para los pernos localizadores, llenar el
cuadro de dialogo “especificación de taladrado” como lo indica la (Imagen 10.37), especificar
su localización como lo muestra la (Imagen 18.101).
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“Posición _t”
“C (3/4)”
Imagen 18.101. Localización de taladros para pasadores.
Paso 5: realizar y localizar el talador para la espiga de sujeción como lo muestran la
(Imagen 18.102) e (Imagen 18.103).
Imagen 18.102. Talador roscado para espiga de sujeción.
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“Posición _p”
“C “(2/4)
Imagen 18.103. Localización de talador 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 (Imagen 19.104) b), que asegura su sólida fijación a
la prensa. En otras ocasiones se suele construirse con la parte central en forma de tronco de
cono invertido (Imagen 19.104) c), que viene a hacer las veces de la faceta de la figura b).
Imagen 19.104. Tipos de espigas para matrices; (W. Wilson , 1967).
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“C”/2
("S" + "S" + 38) / 2
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, atornillándolos 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.21
Imagen 19.105. 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 de punzón circular que vincula el ARCHIVO MAESTRO PUNZÓN.), realizar
un croquis del perfil como en (Imagen 19.106), en el plano alzado, acotar y vincular los
valores (dimensiones de Tabla 7.7).
21 (Arribas, 2011, págs. 23,24)
94 | P á g i n a
Imagen 19.106. Perfil de espiga de sujeción, dimensiones obtenidas de (Tabla 2.1).
Paso 2: con la operación de revolución de saliente generar el cuerpo de la espiga
como lo muestra (Imagen 19.107).
Imagen 19.107. Operación de revolución para perfil de espiga.
Paso 3: realizar un croquis en el plano alzado, como en (Imagen 19.108).
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Imagen 19.108. Croquis de faceta en plano alzado.
Paso 4: dimensionar el croquis (Imagen 19.109).
Imagen 19.109. Dimensiones de faceta.
Paso 5: realizar un corte doble (Imagen 19.110)
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Imagen 19.110. 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 19.111).
Imagen 19.111. Chaflán parte superior e inferior.
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20. CREACIÓN DE ENSAMBLAJE.
Imagen 20.112. Ensamble de troquel.
Paso 1: en el menú archivo – nuevo – y en el cuadro de dialogo "Nuevo documento de
Solid Works" elegir la opción “ensamblaje” y aceptar (Imagen 20.113).
Imagen 20.113. Menú nuevo documento de Solid Works.
Paso 2: para insertarlos solo es necesario dar clic en el nombre del componente y
arrastrarlo al área de trabajo para visualizarse como en (Imagen 20.114) en allá se encuentran
ya todos los componentes necesarios para ensamblar el troquel.
98 | P á g i n a
Imagen 20.114. Cuadro de dialogo insertar componente.
Paso 3: para insertarlos solo es necesario dar clic en el nombre del componente y
arrastrarlo al área de trabajo para visualizarse como en (Imagen 20.115) en allá se encuentran
ya todos los componentes necesarios para ensamblar el troquel.
1. Porta matriz.
2. Matriz de corte.
3. Guías.
4. Extractor guía.
99 | P á g i n a
Localiza la ubicación del archivo
Permite seleccionar varios modelos sin salir del menú.
Se visualiza un modelo antes de pertenecer al ensamble
Se desvincula
Componentes seleccionados
5. Placa porta punzones.
6. Placa sufridera.
7. Brida.
8. Pinzón en forma de “T”.
9. Punzón circular.
10. Tope.
11. Espiga de sujeción.
12. Rejilla de desperdicio.
Imagen 20.115. Componentes insertados para realizar el ensamble.
Paso 4: se realizarán las relaciones de posición, asegurando que en el gestor de diseño
el componente, 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 20.116) Esto permitirá agregar la relación de
posición y orientar de manera adecuada el modelo.
100 | P á g i n a
1185 76
1 2 3 4
12
Imagen 20.116. Elemento flotante.
Paso 5: de no encontrarse con el símbolo “-” clic derecho sobre el nombre del modelo
para que aparezca el siguiente menú (Imagen 20.117) Y seleccionar “flotar”.
Imagen 20.117. Elemento fijo.
101 | P á g i n a
Paso 6: una vez encontrándose el nombre del modelo con el símbolo “-” se realizan las
relaciones de posiciones. Visualizamos los modelos en forma de isométrico (control + 7) clic
izquierdo sobre la cara a relacionar del porta matriz (Imagen 20.118) para desplegar un menú
donde se localiza posteriormente dando clic, se despliega el menú relación de posición
(Imagen 20.119).
Imagen 20.118. Comando relación de posición.
Paso 7: en el menú “relación de posición” seleccionar coincidente y el plano “planta”
como se muestra en (Imagen 20.119) y clic en .
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Imagen 20.119. Cuadro de dialogo relación de posición.
Paso 8: se realiza éste mismo procedimiento con el plano “Alzado” con la cara frontal
de la placa porta matriz (Imagen 20.120).
Imagen 20.120. Relación de posición plano alzado – cara frontal porta matriz.
103 | P á g i n a
Elementos a relacionar.
Paso 9: se realiza una relación de coincidencia con el plano “vista lateral” y la cara
lateral de la placa, como lo muestra la (Imagen 20.121).
Imagen 20.121. Relación de posición plano vista lateral – cara lateral porta matriz.
Paso 10: se relaciona la matriz con el porta matriz mediante la opción “concéntrica “y
seleccionando un taladro de cada placa como lo muestra (Imagen 20.122) e (Imagen 20.123).
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Imagen 20.122. Coincidencia concéntrica entre matriz de corte y porta matriz.
Imagen 20.123. Coincidencia concéntrica entre matriz de corte y porta matriz.
Paso 11: finalmente se relacionan la cara inferior de la matriz con la cara superior del
porta matriz con la opción de “coincídete” (Imagen 20.124).
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Imagen 20.124. Coincidencia entre matriz y porta matriz.
Paso 12: siguiendo éste mismo procedimiento se relacionan las guías y el tope
(Imagen 20.125).
Imagen 20.125. Ensamble de porta matriz, matriz, guías y tope.
Paso 13: 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” (Imagen 20.126).
106 | P á g i n a
Imagen 20.126. Relación entre cara superior de matriz y cara inferior de tira de material.
Paso 14: mediante la opción de “paralela” se relaciona el ancho de la tira de material
con una cara del ancho de las guías (Imagen 20.127).
Imagen 20.127. Relación paralela entre caras de la matriz y tira de material.
107 | P á g i n a
Paso 15: se relaciona la excentricidad del tope con el contorno de la rejilla de
desperdicio (Imagen 20.128).
Imagen 20.128. Relación entre tope y tira de material.
Paso 16: posteriormente y siguiendo procedimientos similares a los pasos 7 y 8 se
relaciona el extractor guía, los punzones circulares, el punzón en T, brida, porta punzones y
espiga de sujeción (Imagen 20.129).
Imagen 20.129. Ensamble de troquel.
108 | P á g i n a
Paso 17: se insertan y se posicionan los componentes (tornillos y pernos guía) del
cabezal punzador. En la pestaña de biblioteca de diseño , ubicada en la parte superior
lateral izquierda de la pantalla se elige la carpeta toolbox , ISO, pernos y tornillos,
tornillos con cabeza hueca, cabeza hexagonal hueca ISO 4762 (Imagen 20.130).
Imagen 20.130. Selección de componentes de toolbox.
Paso 18: 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 talador
que le corresponde para así generar de manera automática la relación de posición ( Imagen
20.131) y la longitud adecuada del tornillo (Imagen 20.132).
Imagen 20.131. Posición de los tornillos.
109 | P á g i n a
Imagen 20.132. Dimensionado de los tornillos.
Paso 19: para la longitud de los tornillos se llena “Configurar componente” de la
siguiente manera y posteriormente se da clic en (Imagen 20.133).
Imagen 20.133. Cuadro de dialogo configuración de componente de toolbox.
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Muestra que tan detallada se visualiza
Imagen 20.134. Explosivo troquel.
Paso 20: para colocar los pasadores se selecciona ISO-pasadores-paralelo-8734 y el
cuadro de Configurar componente como en la (Imagen 20.135).
Imagen 20.135. Cuadro configurar componente.
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21. 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.
López Navarro, T. (1976). Troquelado y Estampación. Barcelona: Gustavo Gill, 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. Continental S.A.
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