Cálculo en operaciones de troquelería

MÓDULO II: CONFORMADO DE CHAPA

TEMA 10: Cálculos en operaciones de troquelería TÉCNICAS AVANZADAS DE MOLDEO Y CONFORMADO DPTO. DE INGENIERÍA MECÁNICA

Universidad Unive rsidad del País Vasco Vasco – Euska Euskall Herriko Unibertsi Unibertsitatea tatea

Contenidos

1. Corte de de ch chapa 2. Dobla lad do de de ch chapa 3. Embutición

2. Cor Corte te de chapa c hapa

DISPOSICIÓN DE LOS CORTES Disposición oblicua

Disposición invertida

Disposición normal

Separación entre cortes o bordes: - esp espesor esor de chapa chapa (e) (e) - long longitud itud de corte corte (B) (B)

2. Cor Corte te de chapa c hapa

EJERCICIO

Se desea construir 100.000 piezas de la forma y dimensiones representadas en la figura. El material utilizado son tiras de 2m de longitud de acero suave de d e 3 mm de espesor.

40

Sabiendo que se adopta la disposición simple normal, calcular: 20

80

-El paso -El ancho del fleje -El número de chapas necesarias (de 2x1 m).

c’’ 10

c’

c’’’

ciV

2. Cor Corte te de chapa c hapa

ESFUERZOS DESARROLLADOS EN EL CORTE

Matriz

F= .p.e F: fuerza de corte : resistencia a la cizalladura del material ( r , dureza) p: perímetro de la zona cortada e: espesor de la chapa

2. Cor Corte te de chapa c hapa

ESFUERZOS DESARROLLADOS EN EL CORTE

2. Cor Corte te de chapa c hapa

ESFUERZOS DESARROLLADOS EN EL CORTE

Dpunzón=10 mm e=2,8 mm

2. Cor Corte te de chapa c hapa

FUERZA DE EXTRACCIÓN DEL PUNZÓN Rozamiento

generado por la recuperación elástica de la chapa



Rozamiento adicional por un mal mantenimiento del punzón



% de la fuerza total de punzonado 

FEXT=p.e.2,06

Métodos de extracción del punzón

3. Dob oblado lado de chapa

TIPOS - Doblado a fondo - Doblado con dado deslizante - Doblado al aire

Material: aceros de herramienta

DESARROLLO DE UNA PIEZA DOBLADA 

Cálculo de la línea de desarrollo

Útil

para determinar las dimensiones del material de partida. Forma aproximada

Forma experimental

3. Dob oblado lado de chapa

EJERCICIO Calcular la posición x de la línea de desarrollo de una pieza de 3 mm de espesor de acero suave con el 20% de alargamiento, curvada a 90º según figura.

X

- Por el método aproximado (calcular también la longitud de 15

4

3 20

chapa inicial necesaria). - Experimentalmente, sabiendo que dicha pieza fue obtenida

de una tira de 43,29 mm de longitud.

3. Dob oblado lado de chapa

RECUPERACIÓN ELÁSTICA DEL MATERIAL DOBLADO 

Espesor de la chapa



Radio de doblez



Material

Solución al “sprinback” - Sobre-flexionar la pieza - Doblado por estiramiento - Doblar a temperatura superior 

Valores orientativos en ángulo a añadir por el sprinback

3. Dob oblado lado de chapa

ESFUERZOS DESARROLLADOS DURANTE EL DOBLADO 

Dependen de un alto nº de factores (complicado su cálculo).



Habitualmente se conocen valores orientativos  Valores para doblado con lubricación

Doblado en seco: aumentar en un 10%

3. Dob oblado lado de chapa

ACCIÓN DEL PISADOR 

Debe evitar el despegue de la chapa y la matriz.



Requiere ajuste por pruebas. Fp= 0,4 • F Fp: fuerza del pisador  F: fuerza de doblado

RADIO MÍNIMO DE DOBLADO 

No debe ser inferior al espesor de la chapa (así se garantiza garantiza la uniformidad uniformidad del espesor). espesor).

Su valor debe evitar que se formen grietas en el doblez y garantizar la calidad del producto doblado. 

Radios exteriores r 1>=1,2 • r 

4. Embu Embutic tición ión

Nº DE ETAPAS DE EMBUTICIÓN. CONCEPTO DE REDUCCIÓN 

Las operaciones de embutición pueden hacerse en una etapa hasta un límite.



Para reducciones superiores se deben realizar varias etapas.



Reducciones recomendadas: 

1ª etapa: 40-45%



2ª etapa: 30%

3ª etapa y sucesivas: 15-20% (limitado por la capacidad de endurecimiento por deformación en frío del material. 

VELOCIDAD DE EMBUTICIÓN Influye en el posible desgarro de la chapa, principalmente en el inicio de la deformación. 

4. Embu Embutic tición ión

EJEMPLO DE CÁLCULO Fórmula experimental para determinar el diámetro del corte de partida. D=100

% de reducciones recomendados: 1ª embutición 2ª embutición resto de embuticiones → →

d

→

45% 25% 15%

h

Se quiere obtener una pieza de diámetro 30mm y 76mm de altura: Tamaño de disco a recortar recor tar ¿En cuantas etapas habrá que embutir la pieza indicada? in dicada? Dar el valor del diámetro de la copa en cada etapa. - Tamaño de disco a recortar: - Reducción en la primera embutición (45%): - Reducción en la segunda embutición (25%): - Reducción en la tercera embutición (15%): - Reducción en la cuarta embutición (15%):

4. Embu Embutic tición ión

EMBUTICIÓN POR INVERSIÓN 

Consigue un escalonado con relación de diámetros muy grandes.



Obtiene en la primera embutición una profundidad mayor que la normal.



Prepara el material para una embutición posterior de forma no cilíndrica. d1 /d2>>

Principio

Botella para gas carburante

4. Embu Embutic tición ión

EMBUTICIÓN DE SIMPLE EFECTO 

Punzón-pisador: parte inferior Matriz-expulsor: parte superior 

1. La ch chap apaa se se col coloc ocaa so sobr bree el el pis pisad ador or.. 2. Dura Durant ntee la em embu buti tici ción ón la co corr rred eder eraa desciende y en un primer paso la matriz se cierra con el pisador quedando la chapa fijada entre estos utillajes. 3. En un se segu gund ndo o pa paso so la ma matr triz iz continúa su movimiento descendente  junto con el pisador y la pieza se embute sobre el punzón fijo. 4. Extracción de pi pieza. Aplicación: Piezas planas

4. Embu Embutic tición ión

EMBUTICIÓN DE DOBLE EFECTO 

Punzón-pisador: parte superior Matriz-expulsor: parte inferior 

1. La ch chap apaa se se col coloc ocaa sob sobre re la ma matr triz iz.. 2. En un un prim imeer mo movim imie ien nto descendente el pisador se mueve hasta que se cierra con la matriz 3. En un se segu gund ndo o pa paso so el pu punz nzón ón continúa su movimiento descendente y la pieza se embute hasta su forma final. 4. Extracción de pi pieza. Aplicación: Piezas de embutición profunda

4. Embu Embutic tición ión

CÁLCULO DE ESFUERZOS EN EMBUTICIÓN Por la variabilidad geométrica de esta operación se hace complicado establecer reglas generales. 



Para el caso de embutición de piezas cilíndricas y de forma general:

4. Embu Embutic tición ión

DEFECTOS DE EMBUTICIÓN arrugas

roturas

4. Embu Embutic tición ión

DEFECTOS DE EMBUTICIÓN marcas

marcas superficiales

rayaduras formas poco definidas