Edebe Matriceria

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Te m a 14. C o n f o r m a c i ó n s i n a rr a n q u ed e vir u ta . Campo de actuación del ajustador-matricero = OBJETIVOS-

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- Dar al alumno una panorámica der campo de apricación de los traha¡os que se pueden realizar en matricería. EXPOSICIONDEL TEMA para dar forma una pieza se puede ir trabajandosucesivamentecada .a un-ade sus superficies, un procesode mecanizadoen las diversas -sigu,ie.ndo máquinas-herramientas, fundición, o bien,se puedeaa, ioira simurtáneamente a todas sus partes,por deformaciónplástica,por medio aé uno o variosgolpes en Ia prensa. Estos tÍrtimosmétodos de trabajo son mucho.más rápidos, pero exigen ra preparación ptevia de moldes o trogueles que tengan la forma de la pieza que se desea fabricar, tanto si pieza dicha se ha de fundir en molde metálico,como si sé ha de cortar,estampar o forjar, por estos procedim¡entosde fabricaciónse pueden obtener piezas de una chapa, .rvo las piezas son fabricadas por corte y deformación posterior oe la ctiapa-lmanteníendo "n el"rJ espesor de la misma),o también se puede partir de.un tocho.de materialy obtener l,"l¡"iálá, deformaciónplástica,lo que exige que la operaciónse realiceen calienie. Este rÍltimo procedimiento de trabajo a prcnsa se denomina forja por estampación. cuando se han de hacer pocas piezasiguales,los procedimientos de corte y deformación no se pueden utilizar, debido al elevado coste de los út¡les; pero, cuando ,; i;.ir-;;;;;;"dr. series,es el procedimiento tl: económico, porque el precio de los ritiles se reparte entre una gran cantidad de unidades fabricadas. El presentecurso se limita a estudiarel trabajodel corte y punzonado de la chapa en la prensa.

14.1 Matricería Se flama Matriceríaa la rama de la Mecánicaque estudiala técnica de la fabricacióndel utillaje (moldes,.estampas, etc.) aáecuaoofara la obtención de piezasen serie,gue se han de confbrmaren todas .ur purt"r, de una sola vez, por medio de un golpe de prensasobreuna chapa. 14.2 O_peracionesy procedimientos en que interviene el matricero . El ajustadormatricerointervieneen la fabricaciónde una gran variedad de ¡jtiles,. troqueles,moldes y estampaspara la realizaciónde gran númerode operaciones. A continuaciónse relacionanlas principales: Cortado y enderezadode chapa, corte y punzonadode chapa, curvado y doblado de chapa,curvado de tubos y piezashuecas,enrolladode chapa, bordoneado, rebarbadoy cer_ cado de chapa,perfiladode chapa,engrapadoo engatiilado,embutido,abombado y ieducido de chapa, acuñado, operacionescombinadas,extrusión,trefilado, repulsaoo, fabricaciónde tubos, forjado mecánico con estampa,moldes metálicosempleajos en fundición de piezas y moldes para plásticos, De todos estos ¡mportantestrabajos, los que merecen un estudio más detenido son los que 1e refieren al trabajo de la chapa. En el cuadro siguientepuede verse una panorámicadel conjunto de operaciones en que el ajustador matricero interviene para la fabricación de út¡les y estampas.

14.2.1 Cortado de la tira de chapa La mayoríade ras chapasson de acerode bajo contenidode carbono, raminado en frío.Tambiénse-.hacen estampados sourechapásoe: aluminio,latón, bronce,acero inoxidable,fibra, plástlcp._bobre,etc, . El métodomás sen-cilloy antiguo es el de cizallamientopor medio de una cizallaplana (fig. 14.1).

Fig. 74.1 Cizalla de cuchilla recta au. tomática. para,el,. coriadi de, taí,. de chapa. . ' -. ,

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Elsborsción8¡n amnqua d€ viruts 6n quo intoPiono 6l nistricsro

Otro sistemaconsisteen el cortado por medio de cuchillascirculares(figura 14.2). 14.2.1.1 Enderezadode la chapa por medio de unas máquinas El aplanadoa máquinase hace generalmente que constande varios cilindros(fig. 1a.3), cuya separaciónentre centrosse puedevariara voluntad(espesorde la chapa),y entre los cualesse hace pasar varias pasadas. la chapa. De ordinarioson necesarias

B

rod¡llos ¡nlgriors

Fig. 14.3 Enderezadora de chapa: A, forma de la máquina; B, esguema del funcionamiento del aplanado.

Fí9. 14.2 Cizalla de cuchillas circulates.

14.2.2 Corte de chapa por medio de punzón y matríz Paral-óscortesrectilíneosse utilizanlas cizallasy demásmáquinasherramientasestudiadasen cursos anteriores, Para el corte del contorno de piezasse emplea el corte y punzonado (tigura 14.4A-1); esta operación(fig. 14.4A-2) consiste en la perforaciónde una chapamedianteun punzóno machoque penetraen un orificiode su misma placa llamadamatriz o sufridera. forma en .una 344

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Fig. 14.4C La pieza

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Fig, 14.48 Angulo ranurado.

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y lig. la.aA Corte punzonado de la chapa: l, forma de trabajo en la máquina; 2, esquema del principio de funcionamiento. En esta operación,ra pieza gue se aprovechaes, argunavez, la chapa donde se ha practicado el orificio (fig. 14.a8), casi siempre eltrozo de maierialseparado lis. l¿.qcl y raravez, ambos. El perfil del agujero puede ser de cualquierforma. con tal que el ancho menor del punzón no sea menor que el espesorde la chapa. Una misma pieza puede necesitarvarios cortes u orificios además del de su perfil,y entonces se precisanvarios punzonespara hacerla,que generalmentetrabajan sobie la'misma matriz (fig. 14,4D). Las prensasempleadaspara cortar son, en generar,de excéntrica (,fig, 1a.27) o de husi_ llo (fig. 14.32). Se empleanlos cortadorespara quitar las rebabaso excesode material.de las piezasestampadas(figs' 'l 8'4A y 18.48) y también para fabricaciónde gran número de p¡ezasde chapa (fis. 14.4E).

14.2.3 Curvado y doblado se entiendepor curvaruna chapael darleforma de superficiecuva desa_ rrollable,considerandocomo tal, la que puede extendersesobre un plano sin sufrir deformación'Por ejemplo,es desarro,llable una superficiecirinirica 1iigura_14.5A) o una superficiecónica(fíg.1a.5B). se. entiende por doblar er_hacerque una ihapa forme dos o más pranos separadospor ángulosvivos (fig. 14.SC).

Fig. 14.4D Varios punzones que trc_ bajan sobre una mísma matriz.

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p¡eE tsconada

Fig. 14.4E Troguel para el cortado de piezas en serie.

Sin embargo, prácticamente,no se puede hacer un doblado totalmente en arista viva, sobre todo en materialespoco dúctiles;para gue la pieza no se parta debe darseun pequeño radio en las uniones de superficies.Estasoperacionesse efectúan con las estampasde curvar o dablar,que constan,en general,de dos piezastales que el perfil de una es igual al contraperfil de la otra, deducido.elgruesodela chapa (fig, 14.sD) y se realizancon Ia ayuda d.euna prensa.También puede doblarsea máquina (fig, 14.bE), banda inicia,

Fig. 14.5A Cutvado de pieza: I desarrollo; 2 pieza curvada.

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Fig, 14.5D

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Estampa de doblado.

Fig, 14.58 Curvado o enrollado de una superficie cónica: l, desarrollo; 2. pieza curvada.

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## N) 1,. operación

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2.' opgrac¡ón

Fig. 14.5E Dobtado de chapa a máguína: l, forma de la máguina; 2, detalle de sujeción; S, proceso de doblado en ángulo de una chapa.

Fig. 14.5C Doblado de pieza: 1, desarrollo; 2, pieza doblada. .:,_,.:i

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14.2.4 Curvado de tubos y píezas huecas por ejemplo,tubos (fig. 14.64), han de . AI curvarcuerposhue.cos.como, adoptarsemedidasespeciales de precauciónpara evitar que én la pieza,. toi men pliegueso grietasen algunazona;así,puedenintroducirse muelles(figu_ ra 14.68), o bien, puederellenarse el tubo con bolitasde goma o con arena fina (fig. 14.6c)t antesde.proceder a su curvado.una vez caliente;. ;;;. otro medio consisteen rellenarlopreviamentecon una aleación óunü de fusión sea inferiora 100 oC. "rvo Fig. 14,64 Máguina hidráulica para el doblado de tubos a mano.

Fí9. 14.68 Doblado de tubo con la ayuda de un resofte.

El útil representadoen la figura 14,6D se compone de un punzón Ay una estampa for: mada por dos partesB, c y c2. El punzónA liene un rebajo en su parte'inferiord, ¡'ér"i.r diámetrointeriordel tubo y-su diámetroexterior(d) es ligeramenteinferioral exteriordel tubo. Las dos piezas inferiores C1 y C2 son dos mordazas atornilladas con la curvatura del tubo y unidas por medio de una cola de milano. El segmentodel tubo recto se empuja,por medio del punzón, hacia dentro de este canal curvado, quedando asf conformado,mientrasque la pieza curvada anteriormentees expulsada hacia afuera.

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rq -Ttubo in¡cial

R = rad¡o med¡o del tubo

Fig. 14.6D Estampa para el doblado de tubos.

Fig. 14.6C Doblado de tubo con la ayuda de arcna,

Fig. 14.74

14.2.5 Enrollado de Ia chapa consisteen enrollarparc¡al(fig. 14.7A)o totarmente(fig. 14.78) una pieza por medio de útiles de matricería. Para efectuarel enrollado,se necesitangeneralmentedos troqueles(figura 14.7C) Para piezasgrandesse hace a máquina (fig. 14.7D).

Troquel de doblar con piezas deslizantes parc enrollar,

Fig, 14,7C Estampaspara el enrollado de un tubo: A, primera operación; B, segunda oPeración.

desrrollo

w ofu s'

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Fig, 14.78

Ut¡l pan curvar,

Fis. 14.7D Curvado de chapa a má q u i n a:1.máquina; 2, proceso de curvado.

p¡¡mera fase

segunda fase

te¡ce¡a fag

14.2.6 Bordonado o bordoneado, rebordeado y cercado

Se llama bordonadoo bordoneadocualquiermoldura que se hace longitudinalo circularmente en una chapaparaque adquieraresisiencia 1tig.f 4.AÁ). Cuandose hace en el bordede la chapase llamarebordeadotf¡g. i¿]be y-'Cl. : E! cercadoconsisteen inrroducirun alambreo varilla en á Uorááát""_ ;:---:- fy.ldg.(fig.1 .BDI. Esrasoperaciones se puedónhacersobre pi.r6 p¡u*i o realizande ordinariopor medio de máquinar'"rp""¡át"i oo" cifíndricasy : -se continua,con rodillos (fíg; trabajan._de.forma .: 14.gA v B) v por medio de estampaso troqueles,cuando se trata de piezas "*c"órional¡¡Jnt" p"qr.nur. ótro .' procedimiento para realizar estas operaciones, por es extrusión,como m¿i a¿e,.. lante se verá. -':

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p¡ezaobtsn¡da

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14.2.7 Perfilado El perfiladoconsisteen la fabricaciónde perfilesde longitud considerable por medio del curvadoo dobradode tiras de óhapa ,r-r""ni¡oo rong¡iuoiñul (t¡s'1_1.94:1).Puedeefectuarsepor mediode rodillos "n en forma continua(f¡_ gura 14.9B), pero también en p.rensas especiares(f¡g. 1a.gA-2) por medio.Je troquelesmuy sencillos de perfil constanieque toman la forma de las cuchi_ llas (fig. 14.9A-3).

zla Fig. 14.9A Operación de perfilado: l, diversas pe(i!e9 obtenidos de chapa; 2, prensa de perfitar; . g. detaile' de ia' Íorma au'tirii¡o. ' ,i , I

14.2.8 Engrapadoo engatillado

'",",,I^:^?:,::r,!: en ta unión{.. 99, piezasde chapa hecho j."^:: :::n_r!!:!:_"_o!'1:r* en.ambas .nuóui g.

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l.f.I":^" -q:?1",pormed ",i"ql,Él';JHofilcl,H:: i o á;. ;:;; ;;;! !' i,:ü:: lj.ÍX., i? fl " :l:^ {::iir . tjjj?]:-pi:1^sj,1?g-",f1"'?', " ñJ."; ygeno'ñ", # óiiI*,¡"', ff; #"'.il llde

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Fig. 14.8A Bordonado: I, máquina: 2, botdoneado de un bidón; S, tordonado recto.

rod¡llo

Fig, 14,8C Rebordeado circularcon estampa.

máquinasespetiates(fig. lq.1oú'.

bordonsdo

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Fig.14.88 Rebordeado de chapa a máquina.

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Fig. 14.8D Recipiente con su borde cercado,

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pr¡mgra fSse

segunda fas8

tercera fase

Fig, 14.10C Engrapado: 1, máguina; 2, proceso de trabajo.

14.2.9 Embutido de chapas El embutidoa máquinaes una variantedel estampado.El embutidode la chapa consisteen darle una forma ahuecada,por deformaciónde la chapa, tal como vasos,cartuchos,etc., o en general,la forma de una superficiecualquierano desarrollable (fig. 14.11A).Se efectúapor medio de troqueleso estampas de embutir (fig. 14.118). El embutido,según los casos,se puede hacer,en frío o en caliente.Cuando se hace en frío, si la superficiese apartamucho de la forma plana,se suele hacerla embuticiónen dos o más operacionessucesivasentrelas cualesse da un recocidointermedioparaeliminarla acritud producida por la operac¡ónanterior(fig.14.11C). Estasoperacionesse realizanen prensas, Fig. l4.l0B

Engrapado por medio de estamPado, l\

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pioza tem¡nada dsroilo

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A

gru€$ oa la chapE

piezaembutida

s9unda 6mbut¡ción pnmaE Embut¡ción

Fig. 14.11 A, embutición de Pieza de chapa; B, esquema de una estampa de embuür; C, proceso de embutición,

14.2.10 Abombado Las estampasde abombarensanchanlas partes inferioresde recipientes previamenteembutidos(fig. 14.12). 14.2.11 Reducido Estaoperaciónconsisteen disminuirel diámetrode una piezaen una parte de su longitud (fig. '14.13).

ffi W3

primera opuación

piofr teminads

N¡mefr opsac¡ón

segunda openc¡ón

Fig. 14.13 Troguel de rcducir.

segunda opención

Fig. 14,12 Troquel de abombar.

14.2.12 Acuñado Es la operaciónpor la cual se produceun relieveen una pieza por medio de una estampa(fig. 14.14) {recuérdese el acuñadode monedas). 348

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14.2.13 Operacionescombinadas En muchos casos es necesarioefectua.rvarias operaciones de 'ñJ;;do_ blado, etc., durante la fabricaciónde la pieza. rrt".' op"iá"¡on* corte, * efectuarsucesivamente en variostroqueles,o bien, de una iolu ua, en un tro_ quel combinadode cortar y curvar o cortar y embutir, 14.2.14 Extrusión .-. Es la operaciónen Ia cual una masade materialdúctilfluye a travésde un orificiopor mediode un impactoo una fuertecompresiónparaforrnui ,r* p-i"lu de secciónconstanfe,.hu€ca o .no,._y cuya rongitudoepenie l¿r¡"rr.nt" iu lI aportaciónde materialefectuada(fig. 14.lbA y B). Por este procedimientose obtienen perfileso tubos de seccionesperfectamente uniformes y excelenteacabado. La extrusión puede hacerse en caliente o en frío,

14.2.14.1 Extrusión en frio La extrusiónen frío se reariza(.ig. laibc) obrigandoa fruir er materiar (10) depositadoen et fondo de ta matñz(9) entre l"s iireJ"s de éstav lai ¿" un punzón (3) que lo presionacon gran fuerza. 14.2.14.1.1 Procedimientosde Ia extrusión en frío Hay dos procedimientosde extrusiónen frío: - Extrusióninversa. - Extrusión directa.

Fig. 14.14 Acuñado de una pieza.

PE¿A a enauf matriz

primera fas

1' Extrusióninversa. Es la más empleada.Se desarrollasegún las fases que se indican en la figura 14.15D. Pueden extruirsepiezas de doble pared por medio de punzones huecos, utilizandodiscos de material perforado, 2' Extrusión directa, para la extrusión directa de un cuerpo ' hueco se emprea un pun_ z.ó1de.dos cuerpos(fig. 14'15E), Uno de ellos entra holgado en'la matrizpara dejarelespesor de la pieza y el otro ajustado para empujar a la pieza,Al presionarel disco dé material,este fluye hacia adelante,entre la punta del punzón y las paredesde la matriz. una variantede este método es er procedimientoHookes (fig. 14,15F), con er que se extruyen piezas previamente embutidas.

sgundE las

Fi g.74.154 Esquema de extrusión inversa,

Fí9. la.f QB Esquema de extrusión directa: I, forma de trabajo; 2, sección de algunos modelos de perfiles extruidos.

Fig. 14./5E Detalle de la extrusión directa en frío de una pieza hueca: 1, máquina preparada; 2, extrusión dirccta.

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Fig. 14.15C Componentes principales de una prensa de extrusión directa en frío: 1, cuerpo principal;2, émbolo; 3, punzón; 4, depósito; 5, contramatt¡z; 6, pottamafiiz; 7, cabezal fijo; 8, perfil extruido; 9, matriz; 70, material; 11, disco de prensado.

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Fig. l4.l5D Proceso de extrusión inversa: I 'prensa preparcda con el disco de material en Ia ^matriz; 2 extrusión inversa; 3 exputsión de ta piezá extruida.

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Fig. 14.15F Procedimiento de extrusión por el método Hookes.

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Fig. 14.15G Esquema de obtención de una barrá pü extrus¡ón en caliente.

: 14,2.14.2 Extrusión en cal¡ente entre la de cristalización comprendidas El metal debe estara temperaturas y la de fusión.La boquillade la matriztiene la secciónde la mismaforma que la del perfilde la piezaa obtener(fig. 14.15G), es decir,se empleanlos misque para la extrusiónen frío. mos procedimientos La extrusióne¡ calientetiene una aplicaciónmucho más amplia que la extrusiónen frío, porqu€ la plasticidaddel materialfavorecela operación, 14.2.15 Fabricación de tubos Las formas más corrientesde fabricarlos tubos son: - Curvadoa partir de una tira metálica(tubo con costura). - Laminación(tubo cerrado), 14.2.15.1 Fabricación de tubos con costura Cuandolos tubos no han de servirpara conducciónde líquidoso gases, como mediosde sujecióno sostén,se fabricande una lámina sino simplemente de hierroque, calentadaal rojo, se la obliga a pasarestirándolapor una matriz de temperatura los bordes en forma de bocina (fig. 14.16A).Por insuficiencia es suficiente,la presiónque se ejerceobliga no se sueldan.Perosi la temperatura a los bordesa soldarsea tope. dstslle d€ los rodillos

V4 + +

Fig. 14.164 Fabricación de tubos partiendo de chapa desarrollada. Si se quiere que los bordes queden soldadospor recubrimiento,se laminan a temperat ur a s uf ic ¡ ent e( f ig. 1 4 . 1 6 8 ) , E s t o st u b o s o u e d e n c o n d u c i r l í q u i d o s y g a s e s a u n a p r e si ó n moderada.

Fig. 14.174 Laminación de tubos por medio de excéntricas: 1, 2, 3 y 4, fases de fabricación. rssistenc¡8 eléctr¡ca

Fig. 14.168 Fabúcación de.tubos.por perfilado o laminación y soldados en caliente: 1,3, 5 y 7, rodillos perfiladores; 2, 4 y 6, rodillos soldadores.

14.2.15.2 Fabricacíónde tubos sín costura partiendo de material macizo Los fuóos para grandespresiones (calderas,prensashidráulicas,etc') se fabricansiemprepartiendode barrasmacizas,a las cualesse hace un primer taladro,estirándolasluego en calientesobre excéntricas(fig. 14.17A). Un procedimientomuy importantepara hacer tubos sin soldaduraes el procedimiento Mannesman(tig. 14,17r-),que consisteen hacerpasaruna barra (2) entre cilindros (3) especiales que giran con ejes no paralelosa gran velocidad.Por dentro del tubo se apoya sobre un mandril (1), Previamentehay que iniciarcon un taladro el agujerodel tubo. Otro proce' dimiento es el'de la figura 14,17C,Paraobfenerdistintosdiámetrosse acude despuésal esti' rado como en el caso anterior o bien a un laminado.

Fig. l4.l7B Procedimiento Mannesman de fabricación de tubos: I, mandril; 2, barra; 3, rodillos de tnbajo; 4, rodillos guía.

. 14.2.15.3 Acabado de tubos por estirado o lamínaciónrctatíva anteriores,pueden disminuir Los tubos fabricadospor los procedimientos de diámetroo adelgazarsus paredespor estiradoen hileras(fig. 14.17D) o por laminación,con laminadoresrotativos(fig. 14.178). 350

Fig. 14.17C Fabücación de tubos por medio de rodillos cónicos,

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Fig. l4.l7D

Estirado de tubos por laminación.

14.2.16 Trefilado Er trefiradoconsiste(fig. 14.19A) en hacer pasar un arambre grueso (1) por una pracade acero ilamadahirerao matriz(2) provista ae un .gi;J"rál¡ü"cónico (3)..Dicho agujerova.disminuyináoprogrusrvamente r'rll€r'rte metrohastailegara ra medidaque se deseaobien"r (fig.i¿.rag).- - de diá_

Fig. 14.178 Disminución det diáme_ tro de un tubo por laminación rotativa de ¡odillos cónicos.

-- Et mater¡dlque be ha de trefilarha de ser previamenteaguzado;después se tira de la punta en una instalaciónllamadabanco de trefilar,cuyo esquemase puede ver en la figura 14.1gc.

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les muy dúctilescomo el cobre. El alambreque se ha de trefilarse suelerecubrirde algunasustancia que disminuyael rozamiento. No hay que confundir el embutido con estiramientocon el trefilado, En el embutído con estíramiento, el adelgazamientoes pequeño y se obtiene como fenómeno secundariodel es- tiramientode la chapa' En el trefila¿oo matrizadoel adelgazamiento es considerabley se obtiene hac¡endopasarel materialpor lugaresmás angostoJque grueso el de éste (fig.14.1gD).

Fig. 14,194 pieza conseguida par repulsado en el torno.

w_^ñ Fig. l4.l98 Torno sencillo pata rcpulsar y detalle de colocación de la chapa y el útil para repulsar.

Fig' 14'18 A, procedimiento y fuerzas que se desarroltan en el tref¡lado; B, procesode trefilado; c, esquema de un banco de irefirar; D,'esguema de uefirado prri¿i'i matriz. "on

14.2.17 Repulsadoo entallado a torno : : . i: .

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se D s lr ilama cililc¡ también r ,.jilr u r tiil e m Du u q o

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a torno a rorno yy consiste consl stg gn en obtengr obrener .embutido

ptatitto de presión

o.una piezaprevia-lnenle un recipiénle :u,,:: ,*,:: t':ry g? ..h."p", ,9..gnafigura de revolucíónde forma'cóncáva(fig. f+.f",i.,¡rtiJr, 9Áj.

ello.¡epreparaun mordede la forma que.hp de tenerer recipientey ;r,a.,ttt. se fda ar torno, lunto con el díscode óhapa,tar comose ve en rafigura 14.198. En er'canose füa un peque_ donde pueden se introducirunasbarrasde apoyo.Después i=".I¡:]id:: se oa marchaar torno a ra chapa. a tomar,pocoa poco,raroimá¿errJrJá p- mediode unas 1-:"']" obligando hed9-!ormaespeciary extremoredondeadoque se manejan l:1l'-untt: a mano apoyándose en s-oportes (fig' 1o^s 15.19c),o sujetas al-cano-del-torno, pr".ion* crec¡entes dándolas por medio pequeñas ruletas (fig. 14,19D). 19 1r.r

351

Fig. 14.79C Sopofte y lorma de trabajar en el repulsado.

Fig' 14.19E Torno esPecialParc rcpulsar,

Fig, 14,lgD Proceso de entallado o repulsado con ruletas, en torno automát¡co pan rcpulsar:1, aproximación del punto;2 y 3, contacto de las ruletas con el material;4, rcalización de la operación; 5, separcc¡ó4 del punto; 6' expulsión de la pieza' Esta operaciónpuede realizarseen cualquiertorno, pero se gana en perfección,rapidez en y rendimientoempleando'untorno de entallar(fig. 14,19E),que realizaautomáticamente, cada cislo de trabajó, el centrado, sujeción con el contrapunto del disco de chapa, la defor-de la pieza fabricada. mación-con."la''ruleta'Y'la"expulsión - Mateiales, El material más apropiado para efectuar el repulsado es la chapa de aluminio; tambiénse empleancon gran iendimientoel cobrey el latón bien recocido.Actualmente se entallachapa de acero dulce y de acero inoxidable,siempre que el espesorsea inferior a un m ilí m et r o,

inferior

Fis'

14.20

Ptensa hidráulica Para foriado mecánico'

- Aplicaciones. El entallado se emplea para la conformación de piezas en lugar del embutido,cuando las series no son grandesb cuando las dimensionesde aquéllasson con' siderables,como, por ejemplo,las pantallasde radar,fóndos de grandesdepósitos,reflectores de alumbrado.En este caso las estampasresultaríande coste muy elevadoy en cambio los en fundición, e incluso en maderadura. moldeso mandrinosse fabricanmuy económicamente Actualmentese realizagran número de piezas dándolespor embutido la forma general y realizandopor entalladodetalles que hubieran hecho dificil o muy complicadasu realización por estampación.

14.2.18 Foriado mecánico Se realizaen grandespfensasen cuya basese instalauna estampaen dos mitades(fig. 14.20). El trabajo manual de forja se ha sustituidoen los grandestallerespor el la mayorpartede las veforjadomecánico,que es más rápido,más cómodo_.y, ces, más económico. el forjado mecánico: Es imprescindible - Cuandose lrata de piezasde gran tamaño,en las cualesel forjadomanuat es tmoostDte. - Cuandose trata de fabricaciónde piezasen serieen las cualesel forjado manualresultaría muy lento y caro' Fis' 14.21A Forjado de un cigüeñal por medio de estamPas'

14.2.18..1 Forjado con estamqa El estampadoes una operaciónque tiene por objeto obtener piezasforjadas de variadas.formasmediantemoldes llamadosestampas(fig. 14.21A.). El estampado puede ser a mano {fig. 14.218-) o a náguina {tig. 14.21C). El estampado a mano se empleaen piezaspequeñasy de formassencillas.El estampadoa máquinase emplea sobre todo para la fabricación en seriede pÍezas de cierta complicación' Ef estampado puede hacerse en lrío con materialesmuy drlctiles y en piezas muy sencillas; en todos los demás casos se hace en caliente. Al matricero le interesa conocer solamente el estampado a máquina'

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:,,.- r!9.' 14.278 Estampado con hera|: ! 1. : ' , l$:

:

mientas de mano,

1. Estampadoa máguina. Los moldes que se emolean para estamparse llaman esfampas, troqueles o maü¡ceE.Los troqueles de estampado constan de dos partes. Entre las dos deben hacer el molde entero de la pieza (fig. 14.21D). Se sujetála estampainferio¡ a la partefija de la mesade la prensay la estampasuperior a fa parte móvil (fig. 14.21E).

i:. l

i:::r., .'r' : i: : : : : ; : ': : i:-,-'', ", , ! r:

s52

5

: r;: ::i=*

';l?, i:i:i :j:i

,;a

2' Material. Las dos partes de la estampa (llamadasa veces estampay contraestamDa) deben llevar un sistema de gulas para que encajen perfectamente(tis. 1a.2lc "-' v ol.Las estampasson de acero moldeado (rara vez de fundición), reforzadasgánerálmente con anillos de acero forjado. Pero si se estampacon martillo mecánicoes neceiarioque las estampassean de acero de máquinaso de acero de herramientas, debido r los v¡oleniosesfuerzosque sufren. Po¡ ello deben ser también de robusta construcción.En ciertos .uro, ,, necesarioemplearaceros especialesindeformables.

estampasupsr¡or

m-' *

ffi tr-+-t

,.2

\tr-

sstampa¡nf€rior

¿t 0 , 2 o / o C 2E D ) 0 , 3 %C D 45 ,> 0,4 o/oC ) )) 56 D ) D U ,O"/oU 72 ,) D l l 0,8%C 80 D ) 1 o/oC ) 45 r al si l i ci o 50-55 l inoxidable

;

" '

cc-ou 3¿ N 48 56

72 90 105 56 55-60

Tabla 16.5 Coeficientesmecánicos de los mater¡ales{kgf/mmz de sección} Carga de rotura Materiales

Hierro oudelado

Acero semiduro Acero al níquel. . Acero esp. al cromo, silicio, etc Alambrede hierro Alambrede acero d e h iérró ....... . . . . . . F undición Cobrelaminado,. Alambrede cobre Aluminiolaminado Lat ónfun did o.... Latón laminado.. . Alambrede latón. B roncefu nd ido ... Broncefosforoso. Plomo..

Cr

Módulo de elasticidad E

Límite de elasticidad

Oa

Tracción

Compresión

28-30

20.000 24.000

3 0 - 36 35-45 40-60 50{ 10 90-180 4 5 - 60 75-200

10.000

1 0 .-15'

m:80

1 1 .0 0 0

1 3 -15 20-25 40- 60 1 0 -12 1 2- 15' 20,-25 35-80 15-25 30-40

20.000 21.500 22.W0 D

D

13.000 7.000 6.000 10,000 )} 7.000 9.800 2.000 9.500 4.000 10-20

D

80 )) -

a* 50 70-90 50

Oo ¿

Maquinaria

16-20 18-24 25-35 30-50 60-120 24-.30 40- 50 6 trac. I L comp.15

N

trac. 10

)

8-10

3-4 3-5

¡ 11

1.200

8-9

4-5

Maderasuave,fibra larga.

1.000

7-8

3-4

Madera,f¡bratransversal. C uerdad e cá ña mo.. ... .

150 150

l,¿

2,5

6-8

t¡ r r

2,5 0,5 1,5

In¿,. Lcomp. 2,2 I rlac. ¿,¿ Lcomp. 1,6

^

I

D

13-20 18-24

t¿- la

20-25 15-30 15-20 18-30 trac. 3 I Lcomp.9

io 4-6

trac. 5 r '10 ,) '12 r 6-10 r '13,5

Construcción

9-12

II

15-20 24-30 trac. 2

L comp.

:

''' 3-5 4-6 2-3 7

,)l

to

Maderafuerte, fibra larga

374

O¿

Carga de seguridad admisible

-

"oT'

1

0,25 0,6 0,4 0,6-1

II tiac'

1 I

Lcomp. 0,6 ::f ti"".0,6 Lcomp. 0,4

1

-:-:l:"

/

; :

w*,.

Ejemplo 1 Se deseacortar una piezade forma cuadrada(fig. 16.6), en fleje de acero suave,de 0,2 o/o de carbonoen estadoblando y de 1,2 mm de espesor,¿Cuálseré el esfuerzode corte y el trabajo realizado? *S-oJy_cj-óJl; En Ia tabla 16.4 se aprecia que la resistenciadel acero suave a la cortadura es de or = 32 kgt/mm2, La fuerza de corte del punzón cilíndrico: F1 : .'

:

l,-. ,,

F = F , + F 2 = 1 2 0 6 + 4 608 = 5814 kgf

!r:i,.r:

Trabajo total:

ii., , '

i1i'i.,

F

!i:ii: iit rr.

l;,:' i'¡r;,r-

i' ' ¿:' i:':.,:-r'

Fig, 16.6 Proceso de corte: A, punzonado del orifi¿io; B, reco¡tado de Ia pieza,

La fuerza total de corte:

t i: : : ' : i :

ii:.:, i::'::t:' ii:.,..::

\JA

e = 32 x 3,1416 x 10 x 1,2 = 1206,37 kgf

La tuerza de corte del punzón rectangular;

'. ji:'::r.i

lt.i"

|

p¡sza

e = bB14 x 1,2 = 6976,812 kgfmm = 6.97 kgfm

La prensa que hay que empleardeberáser, al menos, de seis toneladas,para vencer la fuerza total de corte. Problema I Se deseaobteneren una matriz una seriede piezascomo la de la f igura 16.7, Si el espesor de la plancha es de 2 mm, y el materiales de latón duro. calcular: - .La fuerza .necesariapara el corte. El trabajo a realizar por la prensa.

Fis. | 6.7

Problema 2 En una prensade 8 Tm y medianteuna matrizmúltiple,se quiereobtener,por medio de corte, una serie de piezascuyas características son las de la figura 16.8, Siendo el espesorde plancha de 1,5 mm y el materialde la misma,aluminio duro, calcular; - El número de piezas que se pueden obtener de un solo golpe. i ¡.:t\,j,

i:,':,: i¿.:l !s': : 'l

l3r.,' '

16.1.3 Juego entre punzón y matriz. Tamaño de ambos con rclación al de la píeza (fig. 16.g) parael buen : _ Entreel punzónha de existirun juegoconveniente funcionamiento,conservaciónoel tróquét,y para la limpiézay perfeccióndel corte. Dichojuego oscilaordinariamente entre0,05 y 0,10 del espesorde la chapa, y se restadel diámetronominaldel punzóno de la matriz,según los casos. Peroestosvaloresdependen, en'realidad, del materialque se utilióeen la pieza a cortar y también de su espesor. Lgs diversosautoresdan valorescon diferenciasentre unos y otros. !n la práctica,se pueden emplearlas siguientesfórmulas: Para acero duro:

,'

5*2e2

100

I3t

Fis. 16.8

¡,ega u nolgura

-

-.+d¡ámerro de la matriz

Fig. 16.9 Representacióngráfica de la holgura entrc matiz y punzón.

Para latón y acero dulce: 4 + 1,5 e2 r: _- -- 100-

t4l

t-

Paraaluminioy'aleacionesligeras: 3+g.5sz 100

t5l 375 i.i.

:;rJi¡:

' .:.ri::,,+

' ';::;'':;;;' "'';+;i; -::lf::;s

En estas fórmulas: e : espesor de la chapa en mm j = juego tomado sobre el diámetro en mm

ifl

Si la figurano es cilíndrica habráque suponerun huelgoen toda la perifer¡a del perfil,igual a la mitad del valor dado anteriormente. i En casode existiroblicuidaden los filosder punzóno de la matriz,eljuego varÍa, así como la tuerza necesariapara el corte. '

it t il

:¿i

rii l¡i

{

16.1.3.1 Dimensionesdel punzón y la matriz No se ha de olvidar nunca, si se trata de obtener una pieza recortada,que la matriz ha de tener la medida exacta y el juego se ha de restar del purión (fig. 1.6.10).A la inversasi se ha de efectuarun agujeroen la chapa. es'elpunzón el que ha de tener la medida exacta y el juego se ha de sumar a la medida nominal de la matriz (fig. 16.10).

,$ 1f,

Fig. 16.11

Í

F

,ii

4ü*,_:'"

o"'*l**p

Fig, 16,10 Holguras en punzones y matrices: detalle A, para sacarpieza interior: B, para recortar pieza exter¡ot,

Fíg. 16.12 Ejemplo 2 Hay que cortar chapasredondasde acero duro, de s0 mm de diámetroy de 2,s mm de espesor.Calcularlas dimensionesdel punzón y la matriz, Solución: El juego será:

j = u*

1aá''u' = aJ75P o'18mm

A la matriz se dan exactamenteb0 mm. El 'punzón deberá tener's0 - 0,18 = 49,82 mm. Ejemplo 3

Fig. 16.13

Partiendode una plancha de aleaciónligera de aluminio blando, se desea obteneruna seriede piezassegÚnel croquisde la f igura 16.11 cuandoel espesorde la planchaes de 3 mm. Calc ular : - Dimensionesdel punzón, - Dimensionesde la matriz, - Fuerza necesaria para el corte. Solución: Po¡ la fórmula siguientese calcula el juego existenteentre punzón y matriz: . j=

3 +0 , 5 e 2

ré t i-

3 +O . 5 x r z

= o , o 7 s mm

Las medidas del punzón:

30 - 0,075 = 29,925mm

376

Las dimensionesde fa matriz serán las mismasque .lasque tiene la pieza a obtener. La fuerza necesariapara el corte se obtiene con la fórmula [1]:

:i.

El valor de a¡ = 10 kgf/mmz (tabla 16.4) , ¡1.. -'

El perÍmetrode corte de la pieza a obtener será:

"- -

i'

| = 5 I 3 0 = 150 mm Fig. 16.15 Reco¡tado de pieza en plena chapa,

F = 1 0 x 1 5 0 x 3 = 4 5 0 0 kgf ¡fl. ,sa!::

:

Problema 3

i'

obtener, mediante la operación de corte, una serie de piezas, según la figura _^ _-S"^.d":"u 16.1:' Si elmaterialde la chapaa cortar es de aceroduro, el espesorde la mismaes de 3 mm y oT = 60 kgf/mm2, calcular: para - Fuerza necesaria el corte, Juego entre punzón y matrizpara el punzón de reóortede la pieza y los punzones de s":,i,,,.a..; de 6 mm de diámerto. -... L: _]qs__ta-lgdrgs fli'.":.', .' , irii,: , É, ñ,: ,

fl:,r' . 5É.!+ .

. á+ir,: li":i+, h.;.';.

r, Lé"r;l.

de una prensa, que puedetransmitir una presiónmáximade E 1O0kgf. Si en , ,,,-S-:-dl*:"e obtener, mediante el corte,unaseriede piezas. comolasde la figuá 10.,t3, 11 1:T.,t:-desea cuando el material de la planchaa cortares de estañocon un espesor de 1 mm,cilcular: -

. ,F;.i:1 tr-:i:i:..l:': . f,

Juego entre punzón y matriz en las dos fases de corte.

l

:'{lri.:

:l-, ]l,. . . |:; ,. : !.i;' i^'' +,. i ',

Fig. 16.16 Reco¡tado de pieza por algunos lados,

el corte,y con planchade 2 mm de espesor, se deseaobtenerunaseriede pie_ Y"9l.nle - según zas, el croquisadjuntode la figura16.14,El material de la planchaa cortares cinc blanclo; catcular: - Fue rzane c es ar iapar a el c or t e, - Juego entre punzón y matriz,

'i

Nota' Hay que tener en cuenta que en cada golpe de prensase pueden obtener4 piezas.

,,

16.1.4 Fuerza de extacción la fuerzanecesariapara separarel recortede la piezaque queda sujeta - ,^!r a tos punzones. ,,:;;.,: Al final de cada operación,en los trabajosde corte,el punzón arrastraen retrocesola tira en la cual ha penetrado,quedándoesta su.¡áia ii l. lu. ::r'r"ra-de punzÓn. Estasujeciónes tanto más fuerte,cuanto mayores la seccióncizallada y cuantomayorsea la cantidadde materialsobrantealrededorde pieza la cortada. ':':¿: La fuerzade extraccióndel fleje del punzón se da en función de ta ¿imensión de material sobrante y en tanto por ciento relatívo al esfuerzode corte.

Fig. 16.17 Recortado de pieza con envantes.

rccofte/,

F e x .= 7 % ' F

t6l

F.r. = fuerza de extracción en kgf = fuerza de corte en kgf F

$ya1og

,/\

el recortadoes en plena chapa (fig. 16.1b) y queda mucho material F e x .= 4 % ' F

i.-:'t:...

f!,,el

qteau,/------V

171

recortees sólo imporlantepor algunoslados (fig.16.16)o si la piezapreentrantes(fig. 16.17). F e x .= 2 % ' F

18l

ndó-dl máterialsobrante'tienelas dimensiones mínimasnormalizadas (fi-16.18). 4 la fuerza de extracciónnecesariapara sacar el retal metido en el punzón de la -Cafcular fq de la figura 16,19, sabiendo que es de cinc duro: ; -i,,.t= ...

,//

Fig. 16.18 Recortado de pieza con sobrante mínimo,

Solución: El punzón cilíndricotrabaja en plena chapa; mientrasque el rectangular,que recorta la pieza produce un sobranteque es el míninio admisible. Para el punzón cilindrico:

F r = tr¡. I' e - 20 x 3,1416' :x8 x 1,5 = 753,98' kgfx 754 kg,i Parael punzónrectangular: :

l +-' -

Fz = er

I

e = 20Le0 x 2) + (16 x 2)l x 1,5 = 2160 kgf

Fuerzatotal de corte: F = Fr + F2 = 754 + 2160 = 2914 kgf Fuerzade extracción: F e x .r= 7o/o' F1 = -k

x754= 52,78x

52,8kgf liii

F e xz= 2.% ' F2

=

*"

x 2160 = 43,20ksf x 43 ksf

Fuerzatotal de extracción: i::l

Fe". = F"x.I * Fe*.z = 52,8 + 43,2:

96 kSf

16.1.5 Fuerza de expulsión Es el esfuerzoque hay que hacerparaque salgala piezade la parteinterior de la matriz. Se calcula: Fexp.= 1,5 % ' F

tel

Fexo.= fuerza de expulsión en kgf = fuerza de corte en kgf F

El cálculode los esfuerzosde extraccióny de expuls¡ónsólo quedajustificado cuando,para realizarestasfuerzas,se empleanresortes, bloquesde caucho o goma. Más adelantese verá la fuerzaque desarrollanestos elementos elásticos.) Ejemplo 5 g¡pUlS!é¡ que se necesitapara sacar de la matriz la pieza rectangular Calcglg¡.!q. !u-e¡4¡.-dq del ejemplo anterior. La'fuerzatotal de corte de la figura anferiores: F = 2914 kgt. La fuerza de expulsión será: Fexp.=

ó

* 2941 = 43,71 kgt

PRUEBASDE EVALUACION Problemas a rcsolver Ptoblema I

Fig, 16.2a

En un troquel coaxial.sedesea obtener,mediantela operac¡ónde corte, una serie de piezas':rt-i como las de la figura 16,20. El espesorde la chapa es de 2 mm y el materialde la m¡sm? ".r -..-'.',".*,-::',3 acero duro y de (rr : 57 kgflmm2; calcular: - Fuerza necesaria para el corte. - Juego entre punzón y matriz. - Fuerza total de extracción, - Fuerza de exoulsión.

378

i'.

; i

i

It,

n if

Problema 2 En una prensade 45 Tm, hay instalada. una matriz progresivamrÍltiple,con la que se desea obtener, sobre chapa de 2 mm, una serie de anillos eláitícos (¡is. l-A.i1). et peiimeiio-o" dicho anillo es de 212 mm y el materíal,hierrode embutircon una 6T = g2 kgt/mm2; calcular: ,..,.

--: cuántos anillos se pueden obtene¡ en un solo golpe de.prensa. - Fuerza total a realizar por la ptensa. Problema g

'',' :

H

tl

:

Fis. 16,21

plea una fuerzade 20000 kgf. Si la planchaes de aJero inoxidabley el espesores de 2 mm, -

:' . -

La resistenciaa la cizalladuradel materíal. Juego entre punzonesy matrices. Fuerzade expulsión.

,t;,,,,', CUESTIONARIO 16,1 16.2 16.3 16.4 16.5 16.6 16,7 16.8 16.9

¿De ,qué.factores depende la fuerza de corte? La potencia de la prensa, ¿a qué tiene que ser ígual como mínimo? ¿Oué se entiende por trabajo en una prensa? ¿Ouéfactoresintervienenen el valor de la resistenciade cizalladurade un material? En una disposiciónde punzonesmúltiples,¿a qué es igual la fuerzatotal de corte? ¿Oué finalidad tiene el juego entre punzón y matriz? ¿En qué casos se da holgura al punzón y cuándo a la matriz? .¿Ouéfinalidad tiene la fuerza de extracción? ¿Oué finalidad tiene la fuerza de expulsión?

Fig. 16.22

Éi Fi

:ii¡. lf'l

Tema 17. Tipos ordinarios de troquel de corte OBJETIVOS . - conocer los principales tipos de troquel ordinario de corte y sul variantes. . - saber qué tipo se debe emplear, según la píeza a realizar y el núnero de la seríe. - conocer las partes princípales gue lo componen y ta misión de cada una de ellas.

banda

-g I Fig. 17.1 Pieza plana sacada de la banda de chapa.

EXPOSICIONDEL TEMA son innumerables los modelosde troquel que se puedenfabricar;en reali.dad'.tantos como piezashay que hacer.pero, de algunaforma, hay que clasificarlospara determinarlos principalestipos.

____t'u

q . / -\ \g=___\ €a

+F

,/+ 171 Tipos de troquel de corte -i{' Al clasificarlos troquelesde corte hay que tener en cuentalos sigu¡entes factores: - Forma de la pieza. - Número de cortes necesarios. - Aprovechamiento del material. 717,:7.1Según su forma Piezaspfanassaóadasde banda (ttig. 17.1). Piezasplanas previamenteco.rtadas(fig. 17.2). . Piezaspreviamentedobladas,curvadaso embutidasr(fig: 17.5),

Is

|

'7,].*rr., Piezassacadasde Ia pieza plana previamentecortada,

tl

Fig. 17.4 Pieza sin o¡ificios intetio' rei: puede ser sacada de banda o de una Pieza indePendiente,

{e _.=_=r_

17.1.2 Según el número de cortes necesar¡os - Piezassrn orificios interiores(fig, 17.q. - Piezascon orificiosinteriores(fig. 17.5). 1V.1.3 Según el aprovechamientodel materiat -",-*-"-.--.Piezasque dejan retal continue (fig. 17.6). - Piezassin retal continuo, sacadasde banda (Iig. 17.7). - Piezasunitarias(fig. 17.8),

,w

Fig. 17,5 Pieza con orificios interiorcs, sacada normalmente de banda,

E@

recone I

fecona

zná/

u;* -.f'2

ZZr*,"

Fig. 17.7 Piezas sacadas de banda sin retal continuo.

Fig. 17,8 Pieza sacada de otra -pieza individual.

*r,,"u Fíg, 17,6 Piezas sacadasde banda con retal continuo.

17.2 Tipos de troque¡

"o.t"io.

l""s.in su estructura

del troqueldgb.e"feqpo¡der a lq.fo¡mg.dq!a pieza;pqfo in-. .. ...,.Laestructura --'- 'fluye.tambiénel-númerode.piezas:a,fabricar, su material;etc. A.pesarde existir, punzón tipos de troquel,se puedenéstosreducir como antesse ha dicho, innumerables '.."-'-"a unos cuantosfundamentales, de los cualesse derivan los demás,como vatornillo riantes.Estospuedenser los siguientes: - Troquel cortadorsin guía de punzones. - Troquel con guía de punzonesfija a la matriz. - Troquelcon punzónauxiliarde paso de banda. - Troquel con extractor. - Troquel coaxialo de doble efecto. - Troquel gimultáneoal aire. 17.2.1 Troquel cortador sín guía de punzones Puedeser: - Con matriz simple de cortar. - Con matriz compuesta. - Con unidadesde punzonado. 17.2.1.1 Troquel'simple de cortar Estetroquel,llamadotroquel o estampaal aire, es el más sencillo (figuras 17.9A'y B). oanoS

tom

Fig. 17.9 Matriz simple de corte: A, sujeción de Ia placa matriz por tornillos de apriete; B, sujeción de la placa por anillo roscado; C, banda recortada.

-:- Condicionés ill-empléA; El punzón va sujeto "cli-reó%inFnt*e--?1'cáiio de la prensay la matr¡za la mesa de la prensa. Puedetener una guía de la chapa, con una pestañaque hace de expulsorpara sacar el retal del punzón (f ig. 17.10) y tamb¡én puede llevar a veces,otros elementos,pero no va acompañadode dispositivoalguno para guiar los punzonesen su carrera.

- Aplicaciones. Estetroquel es muy sencillo,fácil de construiry barato, pero su rendimientoes escasoy, además,sueleser peligroso.Se utiliza muy poco, únicamentepara piezassencillasen seriemuy pequeña. -

Fig. 17,10 Matiz simple de cortar con guia de la chapa.

Denaminación de los etementas de que consta un troquel.simpte.

1. Punzón. Consta esencialmentede un punzón acoplado al mango formando una sola pieza con é1.El mango de sujeción y el resalte,que hacetope en la prensa;.nodebenfem. plarse; pero sí, la parte inferior de corte. Es conveniente,además, hacer un vaciado, dejando, alrededqrde la arista de corte, una pequeña superficieanular de un ancho de 3 a 8 milímetros. La fongirud de la parte cortantetiene que ser, de 2 a 3 milímetrossuperior a la parte cilíndrica de la matriz, para que no se quede sujeta la chapa.

380

2. Matriz. Se fabrica de acero templado y revenido;tiene una parte cilíndrica,donde ajusta el punzón y una parte cónica, para la salida de la chapa. La parte extefiores también cónica, para facilitarsu sujecióna la placa de base;sujec¡ón que puede hacersepor medio de un anillo que, al apretarlos tornillosapr¡sionala matrizcontra ,la base (fig. 17.9A) o por medio de un anillo ¡oscado (fig. 17.98). 3. Anillo de fiiación. Se fabrica de acero suave, cónico por, la parte interior y roscado (fig,,17.98)o no (fig. 17.9A) por su parte exterior,según el sistemáde aprieteque se emplee. 4, Placaanular. Puedeir roscadapor su interior (fig. 17.98) o puede ser cillndricapor el extreriore interior (fig. 17.9A).

+

5. Placa base. Suele ser de fundición y va unida a las demás piezas por medio de lornillos, 6, Tope. Está construido por un simple vástago metido a presión en la matriz (figura 17,94 y B) y sirve para situar la banda en cada momento de corte de una pieza.

i .-.,.. -'-

17.2.1.2 Matriz compuesta de matrices unitariats Parala fabricaciónde seriesreducidasde grandespieias, donde se han de realizaragujerospegueños,en lugar de grandesrnatr¡ces de un solo bloque, suelen utilizarsematricesdivididasen pequeñasun¡dadesindependientes(fi: gura 17.11),que puedenintercambiarse cómodamente. La partedonde va el punzónse coloca en la partemóvil de la prensa(figura 17.12).

'Fig. 17.11 Mattiz unitaila: l, base de sujeción; 2, casquillo-matriz; 3, punzón; 4. sopotte; 5, prisionero; 6, placa poilapunzones; 7, tornillo; 8, bulón; 9, muelle; 10, placa de sujeción de la chapa.

part€ móv¡l

d6 la prens

Fíg. 17.12 ,orrul"'1, matricesunitariasen unaptensa. 17.2.1.3 Unidades de punzonado Son semejantes a las matr¡cescompuestaspero,normalmente, tienenforma mássimpleffi7.17.13Ay B). Una aplicaciónde estasunidadesen una prensa, se puedever en la figura 17.144 y B.

rtrm d9 extracc¡ón f99r¡e do olevasión d¡m d€ 8poyo

66qu¡llo ponapunzons

dsquillo gula

@squ¡llo dBl¡Enta

ssquillo mEtr¡z

púnzón

Ésquillo

bands

cantrado

Fig. 77,13 lJnidad de punzonado: A, de tipo univetsal; B, unidad integral.

381

I f

unidado d€ punzonado

W

t t

Fig. 17.14 Matriz compuesta pot unidades de punzonado: A, detalle de acoplamiento a Ia matriz; B, punzonado en un perfil de U en una prcnsa donde se han montado varias unidades integrates.

Fig. 17.15 Troquel co-rtador simple cán gula de punzones fiia a la matúz'

17.2.2 Troquel con guía de punzón fija a la matríz de este tipo de troquel es la guía de los punEl elementocaracterístico zones fija a la matriz,que hace también de extractor. 17.2.2.1 Elementosfundamentalesde estetipo de troquel (fig. 17.15) de: En el caso más corríenteconstanfundamentalmente Mango portapunzones(1) Contraplacade apoyo, o placa de freno (2) Partemóvir Placa portapunzones(3) { Uno o más punzones (4)

Partefija

Placa de guía de los punzones (placa extractora)(5) Guías laferales(6) Matriz (o placa matriz) (7) Sistema de retención para fijar el paso (8) { Zócalo o base (9)

Además,se necesitanlos elementosde fijación: tornillos,pasadores,etc. Observaciones Fig. 17.16 Cortador simple para pie' zas sencillas con guías de Punzón Y de chapa en una misma Pieza Y sujeta a la matriz: 1, punzón; 2, ex' tnctot; 3, guías; 4, tope; 5, matriz.

1. a Cuandose t r a t a d e u n p u n z ó n ú n i c o , é s t e p u e d e s e r d e u n a s o l a p i e z a c o n e l m a n go portapunzones; en tal caso no existen la placa de freno ni la placa portapunzones, 2.a Las guías lateralesson, a menudo, una misma pieza con la placa expulsora, 3.a En el dibujo se ha puesto el sistema más sencillo de retención,que es un simple tope; pero existen varios sistemasque se verán en párrafo aparte. 4.a De cada uno de los elementosindicados existen diversasvariantes,como a continuación se muestra,

17.2.2.2 Variantesdel troquel de este tipo Estetipo de troquel admite variantes,según la piezaque se ha de cortar: 1. simple. Si la pieza a cortar es simplementeuna pieza de perfil sencilloy sin -Matriz cortes interiores, basta una matriz simple, con un solo punzón (fig, 17.16), 2, Matriz múltiple. Si la pieza ha de ser producidaen grandescantidades,podrá resuftarconvenienteuna matrizmúltiple,con varios punzonesiguales,como el que se representa en fa figura 17.17,En estecaso,los punzonespodríanestarjuntos, más no interesa,por razones La alimentación,o sea el paso. ha de ser doble, ya que las piezascoftadasestán de resistencia, una a continuaciónde otra, en sent¡do longitudinal. ' ll;' 3. Matriz progresiva, Cuando las piezas tienen agu.ierosinteriores es preciso emplear --,'J una matriz progresiva,o sea, con dos o más punzones. de los cuales los primeros cortan los agujerosinteriores,y el último, el perfil. En este caso,la pieza se obtiene en dos etapassuc9;r que mientras se corta el pentl pieza prensa, ya por golpe ¡ ,¡ 'v"r ¡ e yv Jsivas, rror, aunque, o ur¡rlus, en realidad,sale una P,e de u s Yvv 4o lj. Pvr P,e ,,r s' vv,Pe . EI punzonan se los agujerosde la siguiente. sistema-para la ; de una pieza,simultáneamente fijación del paso ha de ser de precisiónya que, de lo coiltrario,los agujerosresultaríandes-j..: centrados respecto a la pieza. pnn-' La figura 17.18 presentauna matriz de este género, una de cuyas características cipaleses la de tener una guía en el punzón principal.El punzón principal es, además.'algqj más largo que el que efectúáel agujerocon el fin de inmovilizarla tira de chapa,antesdel de este últ¡mo1 Fig. 17.17 Troquel múltiple con punzones distanciados,

1 Hay otros sistemasmás exactosde fijación del paso, como se verá en párrafossucesivos'

382

Semejantea este caso es el de la pieza de la figura 17.19 que, si bieil no tiene agujeros interiores,presentaun perfil complicado,y deberiahacersecon un punzón que, por su forma, quedarlamuy débil, Parasolucionartal dificultad,el corte se hace en dos veces,como se ve en fa figura 17,20, con lo cual, en vez de un punzón débil, se tienen dos punzonesrobustos,

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17.2.2.3 Aplicaciones Hgblaldo en general,el troquel,con guía de punzonesfija a la matriz,constituye un tipo muy empleadoy de ordinarioel mejor para se//esmedianas,siempre que no se exijan cortesde alta precisión,que se efectúanhabitualmente con matricesconcéntricaso coaxiales.

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17.2.3 Troquel de punzón auxiliar de paso' de banda se emplea principalmentepara la construcciónde piezas con orificios. Ef útil cortadorva provistode un punzón auxiliar (fig. 17.21) que corta,a cada golpe de prensa,una pequeñasecciónde materialen un lateralde la banda, de una longitudigual al paso.En estascondiciones, despuésde cada golpe de prensa,el resalte(c) de la tira de materialpuede avanzarla longituá del punzón,hastahacertope con el resalte(D) de la guía; por tanto,'labanáaavanzará una longitud igual al paso. Como valor aproximadose suele dar:

A =B *3mm A= B=

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1

Fig. 17.18 Troguel progresivo para el corte de Ia pieza con orificios: f, punzones; 2, piloto de gula; 3, tope; 4, proceso de corte; 5, pieza term¡nada; 6. gula.

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dimensión del fleje en la parte más ancha dimensión del fleje en la parte más estrecha

La holguraen la guía de entrada:

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Fig, 17.20 Proceso de corte en una matriz progresiva,

Fig. 17.21 Troquel de corte con itunzón auxiliar: l, base; 2, mat¡iz; 3, placa guía; 4, placa portapunzones; 5, punzón pequeño; 6, cuchilla; 7, punzón grande; 8, placa soporte; I, pasador elástico; 10, tornillo; 11, mango,

17.2.4 Troquel con extractor La recuperación elástica,que sufre el materialal ser punzonadoy cortado, produceun fuerte rozamientocon la superfícieexteriordel punzón,gue arrastra el recortede la chapa en la carrerade retroceso,una vez efectuadoel corte. Para evitar estos inconvenientes se empleandispositivosextractoÍes.que puedenir acoplados a la prensao en el mismotroquel,según que vayansituados en el punzón o en la .matriz,se denominan: - Extractoren el punzón. - Extractoren la matriz 383 '::':.: , r:.:

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: 17.2.4.1 Extactor en el Punzón Hay gran variedadde extractoresen el punzón.Una forma muy corriente en las figuras 17.22A y B. La placa extractoraprecedelies la representada geramenteal punzónen su carrera;así se realizael corte con los punzonesguiaAl subir el punzón,la placa extractorapresionadapor los dos perfectamente. -*:::'-":::*:T,*-*--'. .muellesexpulsa la chapa. ebc! rogulabls muellg

torn¡llo CgUmnD d€ topo

Fig. 17.22 Dos sistemasde troqueles con exüactor en los punzones: A, con gulas de columna y muelles laterales; B, con muelle central regulable,

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Fis.

17,23 Troquel con extractol montado sobre la matriz.

17.2.4.2 Extractor en la matriz El más usadoes el de puente(tig. 17.23) que se colocasobrela caracortante y, al mismo tiempo,sirve de guía a los punzones.Esteextractornormalmentees rígidoy actúaal chocarla chapacontraé1,en el momentode retroceso de la carreradel punzón. tanto sobrelos punzones Hay otra granvariedadde sistemasde extractores, se con los elementosconsverá estudiar detalle como al matriz, como sobre la tructivos de troqueles. 17.2.5 Troquel coaxíal o de doble efecto Estetroquel se empleapara piezascon agujerosinterioresque deban ser cortadoscon gran precisión.Trabajacon varios punzones,introducidosunos dentro de otros, de tal maneraque un punzón es, a la vez, malriz respectoa otros punzones. Otra característicade este tipo de troquel es el sistemade expulsióndel retal y de la pieza cortada,por medio de elementoselásticosy mecanismosauxiliares,Todo ello hace que sea, en general,de fabricacióndelicaday cara,por lo cual sólo es más rentableque los anteriores, cuando se trata de series importanlesy piezas de precisión.

17.2.5.1 Elementosfundamentales En un troquel normal,de este tipo, se pueden considerarlos siguientes elementos(fig. 17.24):

A)

Mango (1) Contraplaca(2) Casquillosde guía (3) Placa sufridera (4) Placa portapunzones(5) Vaso matriz (6) Punzón (7)

Parte superior: Parte rígida

Fig. 17.24 Troquel coaxial.

B) Parte superior:

Extractor (16) Agujas percutoras(17) Pletina percutora (18) Percutor (19)

c)

B a s e ( 11 ) Punzón hfbrido (punzón-matriz)(10) C o l u m n a sd e g u í a ( 1 2 ) Sistema de retención (9) Sistema de guía de la banda (8)

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Sistema superiorde exPulsiónt

Parte inferior: Parte fija

D ) Parte inferior: Sistema !nlerior de exPulsión

Pletina de extracción (15) Muelles ,(o sistema elásticode expulsión) (14) Tornillo para graduarel recorridode la platina" de extracción (13)

etc; Además,se necesitanlos elementosde sujeción:tornillos,pasadores, r

384

Se indican aquí ¡os elementos del sistema más común, a base de agujas percutoras, pero hay otros s¡stemas'

Observaciones 1.a No todas las matricesde este tipo tienen todos y cada uno de los elementosaquí enumeradosy puestos en el mismo orden. Así, por ejemplo,cuando los punzonessuperiores son pequeños,puede suprimirsela pletina percutoray prolongarlas agujas percutorasa través de! mango, eliminándosetambién el percutorprincipaly poniéndose,en cambio una pe*q¡reña.,crurceta-con-un,lope -(lig. 17.25). En este caso, la contraplacade apoyo -y la placa sufridera pueden.formar una sola pieza' lgualmenté,a vecés puede sustituirseel sistema de expulsiónsuperior por otro, semejante al inlerior ('fig. 17.26), es decir, por muelleso por goma elástica. 2.a De cada uno de los elementos enumeradosexisten algunas variantes. 3.a En el capítulo s¡gu¡entese estudian detallesconstructivosde algunos de los elementos enumeraoos.

FiS. 17.25 Sistemas de expulsión supeüor indirecta:1, cruceta de la prcnsa; 2, agujas percutorcs; 3, varila de emnuies; 4, mattiz; 5, punzón,

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Fig. 17:26 Troquel cortador coaxial para el corte de arandelas,con sistema superior de extncciónexpulsión por muelle, e inferior por goma elástica'

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17.2.5.2 Funcionamientodel troquel coaxial Ef funcíonamientodel troquel coaxial puede verse en las figuras 17.27A, B,CyD. '1. Primer tiempo, Se coloca la chapa para cortar, apoyadaen el punzón hfbrido y la pletinade extracción,que estánsituadosen un mismo plano (fig. 17,274), mientrasel troquel está en reposo. 2, Segundo tiempo. Baja la parte superior, cortando simultáneamentelos agujeros y el perfil extrior (fig. 17.278). La pletina de extraccióninferior,por efecto de los muelles,hace en estetiempo un efecto de prensado,sujetandola parte exteriorde la chapa,con lo que resulta u n corte más li m pio y pr ec is o. 3. Tercer tiempo, Al subir la parte superior (fi1, 17.27C), la placa extractora inferior expulsapor elasticidadel retaf que ha quedado adheridoal punzón híbrido,mientrasel trozo cortadopor el punzón o los punzonescentralescae por el agujeroo los agujeroscentralesdel mismopunzónhíbrido.Casiinmediatamente después,el percutorda contraun tope (fig,17,27D) en forma de crucetaque tiene la prensa (fig, 17,25A) y empujapor medio del extractorsupeque habla quedado adheridaal vaso matriz'y a l'os punzonessuperiores, rior la,pieza,cortada, Dado que. tanto el retal como la pieza quedan,al ser cortados,entre la parte superiore inferiordel troquel,es precisodisponerla prensade forma inclinada,para que la piezaresbale por su propio peso y caiga fuera, Por último, se corre la banda de chapa de nuevo hasta el tope y queda todo dispuesto para un..nuevocorte, .1,

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Fig. 17.27 Proceso de funcionamiento de un troquel coaxial: A, primer tigmpo; B, segundo t¡empo: C, primer momento del tercer tiempo; D, se. Sundo momento det tercer tiempo,

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' ', 17.2.6 Troquel simultáneo al aire (fig. 17.28)

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y el de guía fijade punzones. Es":más'sencillode construirque el coaxialy da ;'.i*-.".-: buenaprecisiónde corte.

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385 25.

Tecnologla 2,1

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pieza cortada

Fig. 17.28 Troquel simultáneo al aire. Parte rígida del cuerpo superior: l, contraplaca; 2, placa portapunzones; 3, punzones;7. casquillo de guía para las,columnas; 13, mango. Parte elástica superior: I, tornillo de graduación del recorrido; 9, muelles; 10, placa extractora y gula de punzones, Pafte inferior: 4, pestañas de guia para la chapa; 5, matriz; 6, base; 11, tope de retención para graduación del paso; 12, columnas de guía. Obsérveseel piloto de centrado (14) de la banda en. el punzón mayor.

17.2.6.1 Funcionamiento Su funcionamientoes sucesivoo progresivo;se corta, prímero,la parte interiory, luego, el perfil exterior (fig. 17'294)' Se puedentambiénsacardel mismo materialdos piezasal mismotiempo, una interiora otra, como en el casode chapaspara estatoresde motoreseléctricos (fig. 17.288).

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Fig. 17.29 Matriz progresiva para la obtención de chapas de estator y de rotot aprcvechando el material. A, troquel; B, proceso de corte.

17.2.6.2 Empleo Se empleaen aquelloscasosen que la precisiónrequeridaes mayor que la que puededar el troquel con guía fija de punzonesy en los que, al mismo de la tiempo,no puedehacerseuso de un troquelcoaxialpor la complicación pieza.

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17.2.6.3 Elementosconstructivo.s Su estructurageneralse puede ver en la figura 17'28. Es de observarque constande una parte superior,guiada por columnasfijas, y otra inferior,que las hace parecidasa las matricescoaxiales.La parteinferiores semejantea una matrizsimple,con una guía para la bandaen forma de pestaña.La partesuperiorllevavariospunzonessimples,guiadospor una placade guía,que,a diferencia del primertipo de troquelesestudiado,no va fiia a la parte inferior,sino a la superior,por medio de muelles. 1. -

Finalidad de la placa guía. Esta placa tiene un triple objetivo: Guiar la posición relativa de los punzones. Hace¡ de prensa para la tira de chapa en el momento del corte' Hacer de extractol de la banda al subir la parte superior.

2, Va¡iantes, Se ha de observar que hay tres vaúantesen este tipo de troquel, gue se distinguen por las formas del guiado: - Guiado por la contraplacade apoyo (fig. 17.30,4). - Guiado por la contraplacay por la placa guía de punzones.(fig.17.308)' - Guiado sólo por la placa guía de punzones (fig. 17.30C). El primer procedimientoes el más empteado.El segundo se utiliza cuando se requiere una mayor precisión.El tercero es muy poco utilizado,por no tenei, en general,ventajassobre los dos anterio¡esy dar lugar, en cambio.al peligro de rotura de punzones,si el carro de la prensa no está perfectamenteal¡neado

17.2.6.4 lipos de troquel simultáneo al aire Según su construcciónse dividen en: - Simple,con guía de punzones. - Simple,sin guía de punzones. - Progresivo,con guía de punzones(fig. 17.28). - Progresivo,sin guía de punzones. 386

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PRUEBASDE EVALUACION - Hacer un croquis del proceso de corte de varias piezasque han de ser troqueladas teniendo en cuenta que han de ser proyectadassegún: a) Su forma. b) El número de cortes necesarios. ,del material. c) El aprovechamiento - Proyectarel troquel más convenientbpara construir piezassemejantesa las de ra figura 17 .31,

CUESTIONARIO 17.'l ¿Quéfinalidadtiene el troquel cortadorsimple? Indicarventajase inconvenientes. 17.2 ¿C6mose denominanlos elementosfundamentalesde un troquel con guía de punzones fija a la matriz? ¿Oué es un troquel progresivo?Poner un ejemplo, 17,3 En un troquel con extractor,¿dónde puede ir montado el extractor?Realizarun croquis de los dos sistemas principales. 17.4 ¿Oué es un troquel coaxial o de doble efecto? 17.5 Dibujar el esquema de funcionamientode un troquel coaxial, 1 7.6 En u n troquel s im ult áneoal air e, ¿qué t r ¡ p l e . f i n a l i d a dt i e n e - l a r p l a c a , g u í a ? 17.7 Realizárun óroquis con las variantes que p,qe,!g,g-plar-_!.a pla.-c--qjufq.erun troquel ' . . - '. . simultá ne oa l aire . -. i

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Tema 18. Troqueles de cortar espec¡ales OBJETIVOS - Conocer Ia forma esquemática y Níncipios de funcionamiento de los principales tipos de troqueles para la realización de operacionescomplementarias en piezas previamente fabricadas, u operaciones de corte parcial sobre banda de chapa. EXPOSICIONDEL TEMA Ademásde algunosde los útilesordinarios estudiados en el capítuloanterior, hay una variedadmucho mayor de troquelesespeciales. En el presente capítulose van a estudiaralgunos de los más característicos de este grupo. 18.1 Troqueles de corte especiales

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Recibenel nombre de troquelescortadoresespecialesaquéllosque son destina'dos a realizaroperacionesde corte en píezasunitárias,o'rambiénoperacionesde corte parcialsobre la banda o fleje de material.Los principalestipos más emPleaÍ:i ;"T'punzonar píezasen senrido verticar. - Troquel cortadorde efecto horizontalu oblicuo. - Troquel de recortar,desbarbaro contornear. - Troquel de recortarlateralmenté - Troquel oscilante, - Troquef de repasar,calibraro rasquetear. .:'-i::ri:'.....: ' - Troquel de corte interrumpido. - Troquel de corte por seccionado. - Troquel de dentar. - Troquel reducido de corte total cerrado. - Troquelcon punzón de goma. ,::,.. . : .. €n todos estos tipos de troqueles, la diferencia esencial,con respecto a los-troquelesordinarios,suele ser el sistema de apoyo y el centradode la piezaen la que se deseahaceruna operación determinada. El sistema de 'accionamiento de los punzones varía-también notablemente.

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18.1,1 Troquel para punzonar píeias en sentido vertical dobladaso embutidas,y A veces es precisoagujerearpiezaspreviamente plana. Si todos los agujerosson paralelos,el que no tienen por tanto forma de los se diferenciafundamentalmente para no efectuarlos tioquel necesario que se utilizanpara troquelarpiezasplanas (fig. 18.1A), excepto en la forma qué debdñ'óéñ'61iüirsé-de tá-lfoide la matriz,y en los sujetadores-expulsores; piezas (fig. 18'18). cortar correctorde las a que-permitan apoyo el ma Cuandose trata de piezascerradasy muy altasse puederecurrira un troquel de columna(fig. 18.1C),llamadode bigornia.En la figura 18.1D puede verseun troquel para punzonaruna piezaen sent¡doradial.

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Fi S.l 8 ,1 A T r oguelcoftadot notmal empleadoPara punzonar vetti'

calmente, Fig. 18.18

Troquel de punzonar especial'

fu' @, Fig.18.1D Punzonado radial en una pieza: 1, punzón; 2, clavija de índice; 3, soporte de la clavija; 4, mandril horizontal; 5, rcsorte de lámina; 6, enclavamiento de ciene; 7. soporte de ángulo; 8, Pieza a obtener. Fig.18.1C

Troquel vertical para piezas de mucha longitud,

18.1.2 Troquel cortador de efecto horizontal u oblicuo Es una variantedel anterior,ya que cuando se trata de haeersimultáneamente agujerosen distintasdirecciones,es ya lmposibleemplear un troquel exceptoel de la figura 1B'-:lB.En la figude los.tipos,hasta "ahora--estudiados, ra 18.2se puedever un ejemplode dicha clasede troquelespara corteshorizontales.Los elementosnuevosque aparecenen é1,son el carroportapunzones, o levasque se deslizanverticalsituadosobrela placabase,y los empuiadores prensa. de la mente con el cabezal

Fig. 18.! Trcqüel de punzonar de efecto ho¡izontal, para pieza previamente doblada o embuüda; I empujadores: 2, bloqúe deslizante; 3, placa portapunzones; 4, punzón; 5, placa guía punzones;6, matriz;7 pivote de centrado; I, placa de presión; 9, gufas en cola de milano para los carros; 10, pieza previa; 11. punzonado horizontal de la pieza;

388

g:

- Funcionamiento(fig. 18.3A y B).'Los empujadoreslateraleso levas (7) transforman el movimientovert¡calde la placa portalevas(1) (que imprimeel carro de la prensa)en movimiento horizontalo inclinado.La pieza (4) se coloca sobre la placa matriz (6). En un primer descensohace que la placa de presión (2) tije firmementela piezasobre la placa matriz;después baja la parte superiordel troquel y las levas lateralesmueven a las correderas(5) portadoras de los punzones(3) que realizanla operaciónde punzonado.El troquel puedeestarequ¡padocon,expulsorque eleve la p¡ezauna vez punzonada.En la figura 18;3C y D puede verse un de talle de l fu ncion am ient odel punz onado. Estetroquel puede ser equipadocon bunzonesverticaleso inclinadosy puede hacer orif icios e n la pa rte su pe r iorde la piez a o en los lat er ales( f i g . 1 B '3 E ) . Fig. 18.3C Detalle de funcionamiento de un üoquel de punzonar: l, soporte de la pieza;2, casquillo o matriz; 3, punzón; 4, placa gula punzones; 5, resofte de lámina; 6, leva; 7, tornillo; I, muelle; 9, pieza.

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Fig. 18,3A Troquel de punzonar (primera fase).

Fig, 18.38

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Trcquel de punzonar: segunda tase,

Fig. 18.3D Troquel sencillo de punzonar horizontalmente: I, leva; 2, tornillo de regulación del rcconido; 3 y 4. vástago y muelle para el rettoceso del punzón;5, portapunzones; 6, punzón peúoradot; 7, expulsor de goma; 8, rcgla extrcctoÍa; 9, sopofte de la pieza; 10. chaveta para la regulación del recorrido de la leva; 11. matriz: 12, pieza; 13, fijación del punzón.

Fig. 18.3E Troquel de punzonar vertical e inclinado: l, pieza; 2, punzón inclinado; 3, punzón iertical; 4, ma' trices; 5, levas,

18.1.3 Troquel de recortar, desbarbar o contornear Estetipo de troquel corta el materialsobrantede la pestañao rebordede ha sidoembutida(fig. 18.44) y que han resultado una piezaque previamente producenestosdefectosa causadel flujo desigual irregulares. Se o onduladas de metal durante las operacionesde conformado.El desbarbadoelimina esta porción defectuosaproduciendobordesrectos y contornosexactos. La figura 18,48 presentaun troquel de este tipo.

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Fig. 18,4A Recofte de una pieza embutida,

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Troquel de rccortat.

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- Funcionamiento(tig. 18.48), La pi,ezasin recortarse colocasobre la placa base (1). Ef perfil exteriorde dicha placasirve de punzón (2), y al descenderla matriz (3), recortala pieza (4) alrededordel borde. Despuésde desbarbadala pieza se eleva con la parte superiordel troquel y un expulsor positivo (5) la separa cerca de la parte superiorde la carrera. El anillo de chaparecortado(6) es empujadohacia abajo alrededordel punzón (2), hasta que queda dividido en dos por medio de las cuchillas (7) colocadasen las partes anter¡ory posteriordel troquel. Un cenirador (8) posricionacorrectamentela pieza; p¡oz8conade

Fis. 18.5A Cazoleta,

Fig. 18.58 Pieza Pilsmática.

Fig. 18.5C OPeración de rccortado del borde, efectuado en una Prcnsa'

18.1.3.2 Troquel de'recortar lateratmenteu oscilante Cuandolas piezasembutidasson de tipo tubular (cazoleta)(fig, 18.5A) (fig. 18.5B) no se puedeemplearel troquelde recortaranterior, o rectangular ya que el corte se realizaen la superficielateralen lugar de la parteplana.Para effo se puede realizarcon un útil (fig. 18.5C) montadosobre una prensa. 1, Funcionamiento,La pieza embutida (1) se introduce desde arriba en un mandril portapiezas(2) (f¡g. 18.5C). Medianterodam¡entosde bolas (3) puede moverseeste mandril Al descenderel punzón de corte en todas las direcciones,hacia los lados y horizontalmente. (4), un péndulo de presión (5) oscilantehace presióncontra la zona central del fondo de la es, al misnio tiempo, arista pieza. El borde interior de la parte superiordel mandril portap¡ezas de corte. En este caso,se recortala parte sobresaliente(6), puesto que, al descenderla coli-'sa de la prensa,el mandriles apretadohacia abajo y, en virtud de su forma exterior,realizaun movimiento lateral oscilanteentre las reglas de presión (7). 2. Otros tipos de troquelesoscilantes, En la figura 1 8.5D se describe el funcionamiento de un troquel oscilantepara cortar la pieza de la figura 18.5B. Con este troquel se ha de recortar,a la alturah, la pieza(fig. 18,5D) para eliminarla parte sobranter, por medio del punzón (5) y su ar¡stade corte (5A), La piezase introducecon el fondo hacia abajo,en la matriz (6). Al descenderla parte superiordel troquel, la pieza es aprisionadacontra la placa matriz, y la placa expulsora(8), que descansasobre resortes,debe sufrir el empuje de la placa distanc¡adora(4). La placa distanciadoratiene la posibilidadde desplazarselateralmenteen la misma medida de la amplitud del movimiento oscilatoriocon respectoal punzón de recor: se cons¡guemedianteel juego r (fig. 18.5D y E) entre la placa y la tar (5). El desplazamiento cabezadel tornillo ('t4). Los pernos(13) no deben limitar este juego, puessu función consiste, en evitar el giro excesivode la placa distanciadora(4). es decir, rebasando exclusivamente, el juego necesario;así, esta placa queda automáticamentecenlradaen la pieza graciasa la conicidady a la forma redondeadade su parte inferior,de modo que rellenapor completola pieza embutida.Al descenderel troquel,las aristasdel punzón (5A) y de la matriz (64) se sitúan en línea sobre un mismo plano horizontal,debido a los pernos distanciadores(10)' El movim¡entooscilatoriode corte se origina por medio del desplazamientoprovocado por el perfil de las levas (7) que van unidasa la matriz (6) y se apoyanfuertementecontra las reglas en forma de cuña (9) fijadasa la placa base. La matriz,en su parte inferior,lleva un tornillo con cabeza(11), introducidocon holguraen la estampainferior.Los tornillos (12) sirven para extraer la oieza una vez recortada.

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Fig. 18.5E Perfil de las levas Para efectuar el corte estando la pieza en posición perPendicular.

El juego de oscilaciónha de ser como mínimo el doble o triple del espesorde la chapa. La figura 18.5Emuestrael bordesuperiorde una piezahuecay que se ha de recortar.Los pares y estaren continuo contacto de fevasA-B V C-D enfrentadosentre sí deben complementarse con las reglasde perfil en forma de cuña (9). Al descenderla matriz (6), ésta se va desplazando primeróde forma oblicua hacia las carasI y C (fig. 18.5E) tomando la posicióndibujada y al concon la linea de trazos/. En la esquinaI se separala parte sobrantei. Seguidamente, tinuar descendiendola partesuperiordel troquel,se recortala esquinall situadacon las caras A y D. Además, se separanlas partes sobresalientesen las esquinaslll y lV' En la figura 18.5F puedeversecon más detalleel funcionamientode este tipo de troquel;

Fig. 18.5F Detalle de los mecanismos de un ttoquel oscilante: I, placa portapunzón; 2, punzón; 3' vástago de presión; 4' anillos elásticos de retención; 5, resortes de platillo; 6' arandetas;7, placa de presión:8, topes;9, matriz; 70' reglas de cuña: 11, expulsores; 12, levas laterales: 13. soporte; 14' muelles;15, pisador;16, soporte; 17. aguias de guía;18' cua' dro; 19, pieza; 20, rccorte,

,;

18.1.4 Troquel de repasar, calibrar o tasquetear Consisteen la operaciónde eliminaruna pequeñacantidadde metalalrededor de los bordesde una piezarecortada(fig. 18.6A) o taladradacon el fin de mejorarla superficie;esta operaciónse realizapor arranquede viruta. Una repasadaqueda con el borde recto y liso suprimiendola pieza correctamente - conicidady dejandolas medidascon precisión;de aquí el nombrede troquel de calibrar' . Funcionamiento, El principio de funcionamientose muestra en los esquemas de - ura s 18 .64 Y 18. 68. las fig Si la p iezaqu e h ay que c alibr ar t ieneun t aladr o( f i g , 1 8 . 6 A ) , e l d i s c o ( 1 ) s e c o l o c as o b r e el punzón (2) fijado a la mesa (3), quedandocentradoel disco medianteun pasador(4) que se introduceen su orificio.Antes de comenzarla operación,el presionador(5) que se encuentra bajo el efecto de un resorte de gran tensión (6), sujeta fuertementela pieza y la centra exactamente en el agujero.La matriz de corte (7), corta y empuja hacia abajo el desperdicio(8) alrededordel Punzón (2)' Cuando la pieza no tiene taladro se recomiendael sistemade la figura 18.68. La pieza (1) se coloca en el interior de una placa de contención(3), la cual puede girar alrededordel perno (4) quedandomantenido en su posición de trabajo por medio de la clavija (5), con lo efectuar'laexÍacción de la viruta entre el anillo de corte (6) y'la placa de conque'resulta'fácil ¡=t-:.: tención (3); para ello. se le da a la arista de corte un ángulo de 15". i,,,, ,,-' En la figura 18.6C puede verse el alisado de un agujero. f.r;'::'; Cuandose deseeobtener piezasde precisióny en serie.es precisoutilizarun troquel con t - ,,.t-' l;: . ' '. columnasde guía (f¡g,18,6D). Si se desea repasarlos bordes exterioresy las paredesde los i-'i ' ::l, orificiosde la pieza de la figura 18.6D, que previamenteha sido troquelada,en dicha figura a.r.:: , .:. i.,,,,,...;'. puedeobservarseloselementosque forman el troquely el procesode trabajodel mismo. it -- ,

Fig. 18.64

Troquel para rcpasaL

_

,--l-\ Láil /t\

\v/

YI-/

p¡sza te¡m¡nads

o

Fig. 18.6C Calibrado de un interior: l, pieza; 2, punzón; 3, plantilla de cenüaje; 4, tornillo de regulación; 5. rcsorte; 6, placa de presión,

sagunda la*

Fig. 18.68 Troquelpara calibtar sin agujero central y con placa de contención gira' toria. !:.-

i'¿,.

:'-..

,

primera fase

sagunda fase

Fíg. 18.6D Troguel de repasar: l, base o placa portamatriz; 2, punzón exterior; 3, placa extrcctora; 4, guÍa; 5, Bunzones interiores.de tepasat; 6, placa de presión;7, matriz; B, placa portapunzones; 9, columnas de guía; 10. cilindrc guÍa;11. muelle;12, material sobrcnté,

18:'l:5, Troquel de corte interrumpido Estetipo de troquel está destinadoa cortar entallas(fig. 18.74 y B) o a realizarcortessin desprendimiento de la chapa,en una piezapreviamentepreparada(fig. 18.7C). ''a

'

: "excepción de la parte activa i',-.,,-Tjene la misma forma que tos estudiados anter¡ormente,a del'püñ'ióñ, el cuál corta sólo una parte determinada.y para evitar su flexión se le suele hacer unA especiede rebaje(fig. 18.7A) o bien en la matriz (fig. 18.7B). En este caso el punzónse déjá bláñlCyséiedondea la arista cortanteque apoya sobre la matriz, Cuando.setrate de dar un corte parcialsobre la pieza sin que el materialse desprenda '*-..?ir las aristas del punzón que no tienen que ,{9-9!q,-.entoncesse-.prpcur-?.q-ue*yaJ-an.redg-ndeadas (fis. 19.7c). Este pr:ocedimientose emplea con frecuencia para carcasasde calefacción, ,,cgrta¡

s91

F ;1

rejillasde ventilacióny, en general,para ddr resistenciaa la chapa; en la figura 18'7D puede vérse una de las muchas aplicacionesdel empleo del troquel de corte intenumpido.

rgdondsgmignto

ffin"o;r" -----l-ñll-\ Il. (t, B

Pieza t

I

r

|

ullul ¡andi\

,.

Fig, 18.8 A, forma de cofte en un üoquel de corte Pot seccionado; B, esquema de un troquel de cofte por seccionado,

Fig. 18.7 A, forma del punzón en un corte ¡ncompleto de la chapa; B, foiima de la matriz en un corte incom' pleto de la chapa; C, forma del punzón y de la matriz para efectuat un .cofte parcial; D, troquel de corte ¡ntetrumpido de punzones múltiples.

Ánnfl

| || i l | ||t l

t_il uuu \ pieÉ tominada

D

18.1.6 Troquel de corte pot seccíonado En esta clasede iroquet el punzón (1) corta la partesobrantede material, es decir,que en vez de cortar o repasarla piezacomo en los troquelesante.existenteentre dos piezasconsecutivas(fiiriores,lo que cortaresel ,material gura 18.8A).Se empleaun troquelordinariocon guíasdonde debe ajustarel fleje,cuya anchuradebeser igual que la piezaque se deseaconstruir;por tanto' tiene que estar calibrado.Estetipo de troquel se utiliza normalmentepara la fabricaciónde piezasde forma alargaday estrecha' Los recortesde chapa cortadospor los punzonesse desprendenpor Ia parte inferiorde la matriz.El tope de la piezase sitúa sobre el extractor(fig. 18.88) en lugar de hacerlosobre la placa matriz.De esta forma, al levantarla parte superiordel troquel y elevarla piezasujeta a los punzones,ésta cae por su propio peso,siendofacilitadasu caídapor el chaflánpracticado en la matriz.

18.1.7 Troquel de dentar como una seriede operaciones En reatidad,el dentadopuedeconsiderarse una tras otra, por la mismaherramienta' de repasadoréalizadas,individualmente, El dentadose hace por med¡ode una brocha,en la que.cadauno de los dientescorta una muescadiferentede cada uno de los dientesdel perfil dentado (fís. 18.9).

apoyo de ta brocha;3. Placa de presión; 4, brochas; 5; placa de apoyo de la Piezq¡.

392

Se e mple a e l t r oquel dent ado c uando: debe 5er eliminadomucho - Las piezasrecortadasson demasiadoanchas.En este caso es menos costoso Entonces de repasar' varias matrices necesarias para y ello serían material construir un troquel de dentar' prácticamente impo. - La piezatiene mucho contorno para recortar.En estos casos es que que realizafpara recortar ya hay por el esfuerzo.que piezas recortado, _sible.obtenerestas puede.tsnpgr las partes más débiles de la pieza'

18.1.8 Troguel reducido de corte total cerrado Estetroquelse proyectapara la producciónde pequeñaspiezasde relojería y bisutería. Recibetambién el nombrede subprensaya que, como su propio nombre indica,es en realidaduna pequeñaprensaaccionadapor otra más grande. estetipo de troquel,así como su forma En la figura 18.10 estárepresentado de trabajo.

primerafase

segundafase

Fig. 18.10 Troquel reducido: 1, base; 2, cuerpo o armazón;3, cilindro o ato soporte;4, cojinete o aro gula; 5, tuerca; 6, impulsor; 7, punzón; 8, .extractor o placa expulsora; 9, matriz superior de recortado; 10, eyector o exputsor;11, punzón central;12, placa intermedia portapunzones; 13, clavija de presión o expulsión; 14, platillo de apoyo del rcsofte;15 sufridera;16 rcsorte; 77, tuerca,

18.1.9 Troquelcon Punzón de goma la forma de estetipo En la figura 18.11Ase puedever, esquemáticamente, de troquel. con un punzónde varias.capasde goma dura Constade un portapunzones, zunchado1 para evitar su expansiónlao caucho especial,conven¡entemente teral. En la partefija lleva una basesobrela cual se apoyauna matrizde acero, que no es sino una planchade la formay tamañode la piezaque se ha de cortar. Su funcionamientose puedever en las figuras18.11A y 18.11 B. Al bajarel punzón,comprime elásticamente el materiala cortar,que se hunde en las partesque quedanen hueco,quepor cizallamiento. dando cortado Desdeluego,así no se puedenhaceragujerosde pequeñodiámetro'Si se necesitaalguno deberá ser cortado o taladradoposteriormente' Los troquelesde cortar con punzón de goma Se emplean en aquelloscasos en que se han de cortaren pequeñasseriesgrandespiezasde metalesblandos,como el aluminio,como sucede frecuentementeen construccionesaeronáuticas,Tienen la ventaja de que se pueden transformarrápida y económicamentepara el corte de piezasdistintas.

CTJESTIONARIO 18.1 ¿Oué son los troqueles de cortar especiales? 18.2 Enumerarlos principalestipos de troqueles especiales' 1 8.3 Describiry dibujar un troquel para punzonar piezas en sent¡do vertical. 1g,4 Hacer un croquis de un troquel cortador de efecto horizontalpara punzonar. ?:'. 18.5 Proyectarun troquel de recortaren la parte plana de la pieza embutida. !i:l .1 8.6 ¿o ué esyp ar aqués ir v ee|t r oquelder ec or t ar | a t e r a | m e n t e ? ¡,,,i,: 18 .7 ¿Ou é finalidad t iene el t r oquel de r epa s a r ? r i::,.,;,'.. 18,8 Realizarel croquis de un troquel de repasar'. qué se fabrican los troquelesde corte interrumpido? 18.9 ¿Para .. . -¿En -*l¡";--'. qué tipo de piezas se emplea el troquel de corte por seccionado? lg.1O F;.ü.,,1¡. , 18.11 lOué condicionesdebe reunir el tope en un troquel por seccionado?¿Qué es ti'rii'.' un troquel de dentar y en qué casos es conveniente usarlo? l., Il1d:2 ,f,i-;;,.-;-', ¿Paraqué se emplea el troquel de corte total cerrado? t#itllt-tt: ; para con troquelescuyo ser cortados 18.13 ¿-Ouématerialesson los más apropiados ' punzón es de goma? g .I :. 18.14 ¿Tiene alguna véntaja el empleo de punzón de goma? E:..'T."l-

il

{;j

segunde fase

Fig, 18.1 | Troquel cortador con pun' zón de goma,

'' -

F-i.t-.,-:..., E--.,-:: -Fi:.1i.,_.. H4ijvÉ:'

F-"f'fr¡. &;':;:..a ffilTÍi-, " #lü;:t

ffii,i:,,

ffi i :

que se colocaalrede1 Se denominazuncho,en Mecánicay en Construcción, a una envoltura.resistente * v aumentarasi su dor de u* r;;;;;;p;;iáá ó iu¡etia presióninteriorpara eviiar que se expandalateralmente resistencia.

393 .';:..'' :'

"1 1.,'.-;:..:rl

,;;i,¡¡.:ft+

i.

¿: ;

Tema 19. Formas Y detalles constructivos de los cortadores OBJETIVOS - Conocer los diversoselementosde que están compuestoslos diferentes ,tipos de troquelestde cortarry las claies de material de que están construidos. ' di' - Dominar los cálculos para proyectar [asformas y dimensionesde los vel'soscomponentes de un troquel de corte. Fig. l9'lA

Sujeción del mango o vástago'

EXPOSICIONDEL TEMA los distintostipos de cortadoresy sus elementosfundamentales, Estudiados que las diversasformasy detallesconstructivosde dichos eleconsiderar hay runtó., lo que se irá haciendoa continuaciónsin detenerseen los elementos de los troquelesmáscomplicados' de los troquelessimples,por seridént!9o9 9 !o-s 19.1 Mango o vástago de f ijación Es el elementosituadoen la paúe superiordel troquel,que sirve para unir la .partemóvil del mismocon el cábézal:dé la prensa.En los grandestroqueles la tontraplacao base superiorpg.edg!r atornilladadirectamenteal cabezalde ---'-.r.,-..-.. l¿ .prensa,",*,' - .".

Fig. 19.18 Forma de suieción 'dell-t' :'- 19.1.1 Suieción a la Prensa mango según normas DIN 8lO; Los mangosse sujetanpor

medio de un tornillo al agujeroque para este prensa (fig' 19.1A y B). efecto tleva el carrode la 19.1.2 Formas y dimensionesde los vástagos por las normás empleadasestán determinadas Las formasy dimensiones menos'em(tabla Modelos y 19.1D). DIN 9827 (tabla 19.1C) mas DIN 9859 en especial pleadosson los de las figuras19.1E,F y G. Paraevitarvibraciones, en los troquelescon columnasde guía,.seempleaun vástagocomo el de-la o flotante(fig' 19.11), el de tipo articulado figura19.1it. Tambiéntieneaplicación debe elegirse Naturalmente, 19.1J. figura el de la como así idea de Whippet, el tamañomás apropiadoa la prensaque se utilice.

Fig. 19.1E Vástago sin rcsca con Pasador.

T a b la 1 9 .1 C Dimensionesde los vástagos de sujecíón según norma DIN 9 859 d1 Vástagos (sin brida) d3

lr I2

25 20 M 16x 1, 5 M 16x 1, 5

40 3 58

Entrecaras h6 paralallavt s 17-o'z Muesca

02

Potencia _ de la prensa en Tm

6-

'

lg- 0.2t

d5 28 i5 /5 61 ..

45 h 20 ds M 12x 1

,5

40 M 24 x 1 , 5 M 30x 2 70 5 93

8 n-0.25

10

12

to

32-0.2s

41-o.22

55-0.{

26 '4

26

53 26 4

N

60

100

25 ID

to

2. 5

¿,c

4

Espesor mínimode k18 la placa Agujero para el vástago

bú

t5

h12 r, 2,5

Vástagos con brida

M 20'x'1545 .r. 4

lz

34: .t

--.

70

42 6 86

¿J

Án

22 M1 2 x 1

50 M30x2 M36x2 80 6 108

óz M 20x 1, 5 M 24 x 1, 5 56 4 79

62 ?2.'.,,'-.. I r 412x1

394

52 I 108

118

23

28

76 36_., M 1 6 x1,5

87

of,

M42x3 '100 8 128

o¿

q

M16x1,5

28 108 36 M16x 1,5

En la práctica,se puede construiruna gran variedadde acoplamientosde algunosde los que más se vástagos.En las figuras19.1K, L y M se presentan emplean.

Fig. l9.l F Vástago graduable y sujeción por tuerca cilfndlica.

19.1.3 Acoplamientos del vástagoa la placa superior o contraplaca Existendiferentesformas de empotramientode vástago de sujeción. Es incsrrectoroscarlosimplemente,sin ningún dispositivode seguridadcontra aflojamiento cuatro en la normaDIN 9859 presentan Lostiposde vástagosdeterminados formasdiferentesde fijación:A, B, C y D (tabla 19.1N)'

FiC. 19.1H Vástago de suieción con anillo intermedio cónico de caucho en su acoplamiento,

Vástago flotante tipo Fic.19.1J Whippet, taladrado y con expulsor.

s_ ffi ¡-E+

Fig. 19.1I Vástago de sujeción tipo Whippet: 1, mango; 2, rosca para acoplar a la placa superior; 3, pivote de oscilación.

Fig. 19.1G Vástago de acoplamiento: 1, mango; 2, cabeza del vástago; 3, placa de asiento;4, placa de acero templado; 5, ¡osca para acoplar a Ia placa superior; 6, abetturc para montaje.

FiS. | 9.1K Vástago cilíndrico rcscado con evitación del giro por medio de un pasador,

Fig. 19.1L

19.1.4 Posicíón del mango en los cortadores En cualquiertipo de cortadorel eje del mango ha de colocarseprecisamenteen la prolongaciónde la resultantede todas las fuerzasque actúansobre la partesuperiordel troquel,de modo que el centrode empujecoincidacon el punto de aplícaciónde la misma.Con ello se evitaránesfuerzosinnecesarios y deformaciones e incluso roturas. 19.1.4.1 Punzón úníco Cuandose trata de un punzón,se siguenestasreglasprácticas: 1.a Se determina el centro de gravedad del perímetro de la figura cortada (es decir, de |as lineas de cotte del punzón) según las reglas de la geometría y de la mecáníca 23 Se sitúa el mango en la vertical de dicho centro de gravedad.

Mango cilíndico hueco.

Fig, 19,1M Vástago roscado con acoplamiento de los mecanismos de un expulsor,

Ejemplo 1.o j: l

i.r :.-.

-:

:.::

:::r. .-:';l l:...-.-

Hallarla posición del vástago en un troquel de punzón rectangular(fi9' f9.2). Lógicamente,el c. d. g. se enconiraráen la intersección'delas medianas.El c' d. g. de los esfuerzosde corte coincide con el c. d. g. de la línea de corte del punzón. La situaciónS, donde se debe colocar el vástago,se determinapor medio de las coordenadas/" y /", I Obséruese sino del perlmetro,exceptoen troquelesde b¡enque no ha de tomarel c. d. g, de la superficie, goma. Los troquelesde efecto horizontalu oblicuo han de ser estud¡adoscaso por caso¡pues no siguenla regla senerat. 20É

F, del centro ' ig' 19'2 Determinación de gravedad de un rectángulo.

Dim e n sio n e s d e los vástagos según noqpi l s D IN I 827

Tabla :19.1D

Dimensiones dr1 mm

¿ Hll ul

) Htl u2

mm

mm

32 40

24tr

h mm

hr mm

56 71

25 30

ZJ

48,5

mm 111,5 121.5

Sopone Para Perno oe amarre de asoplamiento lCompá.ese Proyecto DIN I 860)

Dimensiones dTT

drntt

d2

mm

mm

mm

32

10 10 12 14 14 14 14

at

32 40 40 N

40

d3

49 b4 ..

74

u

h

mm

mm

56

15 17 't9 28

48 58 68 78 ,98 108 128

M 27 x 2 M 45x3 M 56x4 M 64x4 .M 85 x,,4 M 95x4 M 10 5 x 4

18 JJ ?a

h2

d1

mm

'

71 71 71 71

tl

mm

20 20 ,tr

n

25 30

28

Perno de amarre Para """' expulsor de movimieniiij" lorzoso e¡ estampas de cone compieto según DIN ..;. 9 427

Dimensiones u h1l

d2

mm mm

28 28 a7Á 28 47,5 32 47,5 32 47,5 32 Pernode acoplamlentoPara estampascle cortg com_ pleto DIN 9 827 (Compá.eseproyecto DtN I 8601

47,5

J¿

M 10 M 10 M 10 M 10 M 10 M 10 M 10

h,

vs

h

n1

mm

mm

mm

1 8 M ZI x 2

N

M 45 x 3 39 M 56 x 4 49 M f lX . 4 u M 85 x 4 74 M 95 x 4 w M 105 x 4

49 49

20 20

27 27

68 78 98 108 128

zó 92

5¿

32

1q

25 25

?E

23 28

d3

s1111

d1

mm

u

60' 71 71 tb

h2

hz-ot

mm mm mm

?n

38 Jd

15 15 17

n

7 7 7 I I 9 I

En primer lugar, se calcula el perímetroP de corte: = 100 P = a + b + a + b = 2 a + .2 b = (2 x 30) + (2 x 20)

r'-

OY para calcular-iosmomentosde los Luego,s.edeterminan-dos-ejes-¿oordenados-OX, distintoselementossimples de corte de que está compuestoel perímetro,con relacióna dichos ejes. lgualandolos momentos con respectoal eie OY se tiene: P

l * = ( a 'x , )

+ (b'

0) + (c'

xj

+ (d'

x3)

Nota La distanc¡adel centro de momentosal lado (b), que pasa por é1,es igual a cero. En este caso particulal X1 = X2 y b = d' (a

lx =

xr) + (b'

0) + (c'

x2) + (d : t¡)

(30 x 15) + (20 x O) + {30 x 't5) + (20 x 30)

_ 450+ 3!q+ 600 =+#_=15m m Luego l" :

s96

15.

En la práctica,se puede construiruna gran variedadde acoplamientosde algunosde los que más se En las figuras19.1K, L y M se presentan vástagos. emplean.

Fig. l9.l F Vástago graduable y sujeción por tuerca cillndlica.

19,1.3 Acoplamientos del vástago a la placa superior o contraplaca Existendiferentesformas de empotramientode vástago de sujeción. Es incorrectoroscarlosimplemente,sin ningún dispositivode seguridadcontra aflojamiento. cuatro en la normaDIN I859 presentan Lostiposde vástagosdeterminados formasdiferentesde fijación;A, B, C y D (tabla 19.1N).

Fis. 19.1H Vástago de suieción con anillo intermedio cónico de caucho en su acoplamiento.

Vástago flotante tiPo Fig.19.lJ Whippet, taladrado y con expulsor.

s_ ffi ffi

Fig. 19.1I Vástaso de sujeción tipo Whippet: 1, mango; 2, rosca pata acoplar a la placa superiot; 3, pivote de oscilación.

Fig. 19.1G Vástago de acoplamiento: 1. mango; 2, cabeza del vástago; 3, placa de asiento;4. placa de acero templado; 5, ¡osca para acoplar a la placa superior; 6, abertuta parc montaje.

Fis. 19.1K Vástago cilíndrico roscado con evitación del giro por medio de un pasador,

Fig. 19.1L

19.1.4 Posición del mango en los cortadores En cualquiertipo de cortadorel eje del mango ha de colocarseprecisamenteen la prolongaciónde la resultantede todas las fuerzasque actúansobre la partesuperiordel troquel,de modo que el centrode empujecoincidacon el puntó de aplicaciónde la misma.Con ello se evitaránesfuerzosinnecesarios y deformaciones e incluso roturas. 19.1.4.1 Punzón úníco Cuandose trata de un punzón,se siguen estasreglasprácticas: 1.a Se determina el centro de gravedad del perímetro de la figura cortada (es decir, de las lineas de corte del punzón) según las reglas de la geometría y de ta mecánica 2.a Se sitúa el mango en Ia vertical de dicho centro de gr,avedad. Eiemplo 1.o

Mango cilíndtico hueco.

FiC. 19.1M Vástago roscado con acoplamiento de los mecanismos de un expulsor.

:

Hallarla posición del vástago en un troquel de punzón rectangular(fig. f9.2)' Lógicamente,el c, d. g. se encontraráen la intersección'delas medianas'El c. d. g. de los esfuer¿osde corte coincide con el c. d. g. de la línea de corte del punzón. La situaciónS, donde se debe colocar el vástago,se determinapor medio de.las coordenadaslry lt' !. Ob sé ru e se b ienq- uenohadetomar el_c.d,.g.de. lasu per fi c i e,s i nodel per ím etr o,ex c eptoentr oquel es de goma, Los troquelés de eíecto horizontal u oblicuo han de se¡ eslud¡ados caso por caso, pues no siguen la regla

seneraf.

395

Fin ' 'ar

I192 r''

fl pter m ína a i ó n

del

c e n t ro

de gravedad de un rectángulo.

í: ¿:r

:' ', Tabla 19. 1N Dimensiones

Fi j aci ón de l os vástagos según D IN I 859

20 18

d1

en mm

s

25 23

q 23

32 25

50 28

o5 zó

20

to

ez

(321

t25)

Vástagos con espiga roscada y con agujero cónico

(40)

Pasado¡ cónico según norma DIN I

M 1 6 x 1 , 5 M 2 0x 1 , ! M 2 4 x 1 , 5 M30x2

d3

8,5 8x30

6,5 6x30

d1

l2

q

13x40

16x50

td2s6l

M36x2

M42x2

21,0 ,20x 60

26 x70

n,0

Forma B Es la más prácticay que mejor resultadoda. Vástago con espiga rcscada y con brida

28

d5

34

Pasador cilíndrico según norma DIN 7

52 n

62 ó

6x 16 32

6x16 35,

42

¡

o

' 5x12 23

5x 12 23

sr

.

5x14 30.

Forma C Tambiénse emplea bastante. Vástagoscon cuello y brida

22

D.6 d7 R

26 ó¿

,E

u 40 6

42

52

RN

bJ

6

I

68 80 I

Forma D Se emplea principalmentepara troquelesde grandesdimensiones.Se requieredispositivos adicionalespara impedirel giro.

lgualando los momentos con respecto al eje OX: ly = ( a . 0) + ( b' y 1)

+ (c'

yz) + (d'

ys)

en este caso part¡culal:Yr = Yg Y b = d. ( a'

0) + ( b' Yr )

+ ( c ' Yz)

+ ( d 'Y 3 )

_

( 30 x 0) + ( 20 x 10) . 1 ( 3 0 x 2 0 ) + ( 2 0 x 1 0 )

-

200+99q+2oo =l#=10 mm

Lu eg o l, = 10 m m . 'Realizandoel cálculo se ha podido comprobarque el c, d. g, se halla en el centro del rectá ngu lo.

i,

r¡

19,1.4.2 Determinaciónpor coordenadasde la posición del vástago Cuandoel punzónes muy complicadode forma (fig. 19.3),o son varios punzones, las fórmulasa emplearson: los

fr.' ii: ' it: ii: i:

lx =

a .xr) + (c .x2) + (d .x

* ( e' x 4

+ f ' xu

+

.X

+ (h . xr)...

[1a]

i;.rr: g.

¡:

;..,r' ti: :]l

,r=

(b'y') + (c'y,) + (d'y.) + (e'_yo)+ (f .yu) + (g.yu) i (h.y,)... P

Il bl

ii.t !i'

!:r: -:a t. ?-i: a:i i:'

¡.:. h q.

kl P': F: !l

- Centro de giavedad del perfil de líneas más empleadasen el corte. La posicióndel centrode gravedadde las líneaspara útilesde corte más empleados se reoresentanen la tabla 19.4. 397

trl

"r_l_1_l

Forma A :. Sólo se emplean para troquelespequeños,con diámetrosde vástagos de hasta 25 mm,

,,y- _

.r:tl

!t

vástagos con esp¡ga remachada

P.

A r:l

"W

tdrnl

I

i:

T a bla 1 9 .4 S se halla en el centro

de l íneas Po sició n d e l ce n tr o d e gravedad s S se halla sobre la mediana

S se halla en la intersecc¡ón de las medianas

S se halla sobre la mediana

Semicircunferencia

Circunferencia

Línea recta

út¡les de corte

S se halla sobre la línea de urilóñ de'loS'dós-* centros de gravedad

S se halla en la intersección de {os ejes

,9 se halla en la interrsección de ias::'*

med¡anas

Sexta parte de un arco de circunferencia

Cuadrado

S está sobre la mediana

S se halla sobre la bisectriz

S se halla en la intersecciónde las medianas

Arco cualquiera circunferencia

Ángulo

con lados desiguales

Se unen los puntos medios de los lados del triángulo S en el centro de la circunferenciainscrita / ^ \

A

Rectángulo

Triángulo

Cuadrante de circunferencia

Ángulo recto de lados iguales

Ejemplo 2." para mayorclaridadse pone otro ejemplode un punzóncon la forma del de la figura 19.5. - Punto de giro = O-O, eje a¡bitrariode giro. -"rueizás a 2,-;i, c,.d, longitudeCdé las líneás de corte' giro. - Brazosde fuerzas X¡, x2, X3,distanciade cada c. d, g. al eje de - Carga = P (perímetro)suma de las líneas de corte (a + b + c + d). = lx distanciadel c. d. g. (S) al eje de giro' - Brazo de la carga Suma de los moméntosde todas las fuerzas = momento de la carga resultante. P b = 30 mm 40m m a= 40m m c= d = 47,124 mm P = 157,124 mm ( b. 0)

r

_

lx=

(a'

xr) + (b'

0) + (c'

x 2 ) + ( d 'x . )

Brazo de la fuerza = 0 x r =2 0 m m x z =2 0 m m x. = (0,637 x 15) + 40 = 49,55 mm (Véasela tabla 19.4, n." 7)

+ ( a 'x r )

+ ( d 'x . )

+ ( c 'x 2 )

x 49,555) + (40 x 20)

(30 x 0) + (40 x 20) +_L!!:1_4

= 25,045 mm

Fig. 19.5 Nota La coordenada /, es nula, ya que ex¡ste simetrfa respecto al eje que pasa por D.S8.

19.1.4.3 Determínacióndel c. d. g. de los punzones situados

I

Supóngaseque se ha de corlarla piezade la figura 19.5 con un taladro (fig. 19.6A) y que los punzonesestán concéntricoen la semicircunferencia progresivo, se indica en la figura 19'6B. para tal como corte dispuestos

Fig. 19.64 Pieza a re, .:. .....i..:.,*.COftaf,

i

I FiS. 19.68 Dísposición de los punzones y situación de referencia de los ejes para posieionar el c. d, g'

398

Ejemplo 3.o Tomando como referencia los ejes de coordenadasOX y OY y centro de momentos el punto O (fig, 19,68), escogiendolibrementela distanciade 10 mm del eje OY al punto de tangenciade la curva,y llamandoPt Y Pz a los perimetroso carga de ambos punzones,se tiene: Er = ¡ r

d = 3, 1416 x ' 10 = 31 , 4 1 6 m m .

P2 = { 2 x 40) + 30 + . ( 3, 1416 x 1 5 ) = 1 5 7 , 1 2 4 m m P

= Pr + Pz = 31,416 + 157,124 = 188,54 mm

El c. d. g, del arco de circunferenciase encuentraen el punto D.

D E = 0 ,6 3 7 . ¡:0 ,6 3 7

Fig. 19.6C Otra disposición de los ejes de referencia,

x 15 = 9,55 mm

AplicandoIa fórmulaIa], se liene; | _ ¡x -

( 47, 124x 1 5 ,4 5 )+ (4 0 x 4 5 ) + (.4 q J .4 5) + (30 x 65) + {31,416 x 82) 1 9 9 ,5 4

eBis.zr= 4o,vb mm : -aEEFAPor tanto, la posición del vástago se encuentraen el punto S. La otra coordenada/u será igual a la distanc¡adel eje OX al eje que pasa por el centro de los punzones. También puede realizarseel mismo ejercicio,considerandocomo centro de momentos el pu nto Sr (fig . 19 . 6C) . ,

,t-

_

(30 x 17) + (40 x 37) + (40 x 37) + (47,124 x 66,55)

=

6 606,1o = rc'uo mm 188-"54-

Como puede comprobarse,la posición del vástagocoincide en el mismo punto que en el ejercicio anterior. La ventaja de este sistema está en que no es necesariosaber el c, d. g. (S2) del punz6n P2. Cuandose conozcao se calculepreviamenteel c. d. g. de los punzones,se puede emplear el sistema detalladoen el ejemplo de la figura 19,6D, El c. d,g. del punzón P1 se encuentra en el centro del mismo y se conoce el de P2 porla figura 19.5. Por descomposiciónde fuerzas paralelas,se puede hallar gráfica o numéricamentela posición (S) del vástago (f¡g. 19.6E).

Fig. 19.6D

19.1.4.4 Dos punzones gue no están en línea En este caso, hay que hallar la posicióndel vástago,primeroen una posición de los punzonesy, después,otra segundaposicióna g0o respectoa la que pasanpor interior.El punto de intersecciónde las rectasperpendiculares la situacióndefinitivadel vástago. las dos pos¡cioneshalladas,determinará Ejemplo 4." Se deseacortar p¡ezascomo las de la figura 19.6F. Hallarlas coordenadasde la posición def vástago I, y lx respectivamente (fig. 19.6G). El perímetrode P1:

i

rr . d = 3,1416 x 8 = 25,1328mm

1,, 't..i

.,:;: ;

El perímetro de P2:

i:,1 i.. ,

(3 2 x 2 )+ (1 8 x 2 )= 1 0 0 m m

Fig. 19.6E

!'rr:'

Pz = 100 + 25,13 = 125,13mm

li, r:..1 ll:l

i, Lt. ii

X respectoal c. d.9., buscando, se t¡ene (fig. 19.6G): Tomandomomentos P ¡. a=Pr'b:

( a + b) = ( 2O + 16) = 3 6 *t '

P1

¿ = P2 (36 -a)

:: a,

tt. ill i:

p,. . ':i . É1

fr i.t, f;

a=ffi36

P"

3 600

399 "

l: i"

I Por tanto: lx = 28,77 + 30 = 58,77 mm La distancia/, de la otra posicióndel extremode ta placaa la posicióndel vástago,serál

= f#T

= 0,626 mm

Por tanto:

lv = 25 + 0,626 = 25,626mm Ejercicio Se desea proyectar una matriz para la realizaciónde una serie de piezas como la de Ia figura 19.7. La chapi empleadges de a-cerosuave y el espesorde fg r.nismqde 2 mm. Calcular: :. Fuerza necesaria para el corte. el mínimo de material. - Distribuciónde la piezasobre la banda,con el fin de desperdiciar - Determinar las coordenadas de la posición del vástago. Nota - ' La matriz a proyectar.es progresiva.

de pasode banda 1gJ,,4..5uiiioiis"puiñiaEs'¡' ";uliillas parael tope de bándase puese emplean üc,"ii¡éñiilás=t"óiidéuráfói..q-üé - ,...-,";,,.' den considelala efectosde cálculocomo punzonesauxiliares. :: ^' Ejempto5:

N

Fig, 19.7

Se trata de determinar el c. d, g. (S) de los contornos de corte de la placa matriz de la figura'l 9,9A, para situar la posición del vástago.La piezaque se deseaobteneres la de la figura 19.8B, por medio de una matriz progresivay dos cuchillasde situaciónde banda,

Fig. 19.8A Situación de los punzones y de las cuchillas en la matriz,

Fig. 19.88

Solución: (4 0 x 6 4) + (7:Ox12O) + (100 x40) + (100 x 31,14)+ (1Q0 x¡ 4¡ .tr = 24 474 =ffi=76,68 mm .

*: -l v =

" ' '' ' r'

Fig. 19.9 Placa freno con toqe d¡recto de la cabeza del punzón que sirve de sufridera,

-(2 g x 6 4)+ (4Qx31,14)+ _ -Ñ1 5 7 1 = .

5 ,6

(49,5x120) + (55 x 40)+ (71 x64)

p ,óE *__ _ ,oA e ** = mm ¡¿ 49'5 mm 49'46

:.

, Nota En"féónícasde ExpregiónGráfica 1.2. Metal. se estudia la localizaciónde la posición del vástago de uña forma gráfica, por medio del polígono funicular.

40a

. 1g.2 Base superior, contraptaca o placa freno La placa freno, ltamadatambién conüaplacao base superior (fig. 19.9), tiene por misión hacerde sosténde toda la parte superiotmóvil del troquely, además,como su nombrelo indica, hacerde freno o apoyo de los punzones A ella va fijada generalmente en su esfuerzode corte,directao indirectamente. y,"n la partesuperiorlleva atornilladoel mango1. la plqca portapunzon"t 19.2.1 Sufridera o Placa de aPoYo Cuandolos punzonesson de pequeñasecciónhay peligrode que se vayan clavando en ta contraplaca.Para evitarlose suele interponer,entre los punzonesy la contraplaca.una chapa de aceroduro templadode 60 kgf/mm'?(figura 1b.tO) que hace el papel de sufridera,repartiendoel esfuerzoy evitand.o ásí que se'clávenlos punzonesen la partesuperior2. Si los punzonesson de sección medianao grande,no es precisaesta piezaauxiliary la mismacontraplaca hace de sufridera

punzonos

Fig. 19.10 Sufridera de forma rectangular de acerc templado situada entre la placa freno y la placa portap,unzones.

1g.2.2 Material Para la contraplacase emplea un acero no demasiadoduro, por ejemplo el F-1 140. La sufrideradebe ser de aceroduro, templadoy rectificadopor las, dos caras. 1g.2.3 Dimensiones están inLas dimensionesde las contraplacasredondasy rectangulares diámetro o de ancho y contraplacas Las 9867' dicadasen la normaDIN 9866 se para mayores, anchos espesor; de de 18 mm son mm, a 125 menoro igual toman espesoresde 23 mm. La plácasufridera,que ha de soportarpunzonesparaperforarchapadelgada, bastaráque tenga 3 mm de espesor;parachapasmayoresdebe ser de 5 a 6 mm.

/) ----.|-

Fíg. 19,12 Fo¡mas de punzón robusto,

19.3 Punzones el corte introduLos punzonesson piezasde acerotempladoque efectúan. de la chapa producir el cizallamiento para ciéndosj en los agujerosde la matriz punzones son: de los características Las y 19.11. (fig. 17.16 tabla Perfil o sección transversal. ComposiciónY forma' - Terminaciónde la Parte de corte' - Forma de la cabeza. - Materialde que están construidos. - Sistemade sujecióna la placa portapunzones' de los Punzones. - Dimensiones

Fig.19.13 PunzónPa' ra piezas de pequeñas dimensiones.

19.3.1 Perfil o sección transversal la forma del oridel punzón tiene, generalmente, La seccióntransversal ficio a' cortar. constanteen toda su longitud(fig' 19.12),cuanse conserva Normalmente robusto' do el punzónes de forma sencillay suficientemente

Tr--rl[l u

lI|'| n ull) ll [l I

Fis. 19.14A Pieza a cortatpot medio de dos Punzones.

19.3.2 ComposiciónY forma Cuandola piezaa cortares de secciónreducida,la forma de la parteactiva de cortese reducea una longitudlimitadaa un extremodel mismo(fig' 19'13), mientrasque el resto es de mayoresdimensiones. p e r f i ls e h a c e e n d o s Sin emb arg o.hay oc as iones( f ig. 19, 14A y B) en q u e e l c o r t e d e l o más etapas para evitaqqüe. queden.punzones muy debilitados' Los punzones se hácen {q una pieza, cuando son de formas sencillas; pero. si son de parasimplificarla consformascomplicadas,se puedenhacercon piezaspostizas(fig. 19,15A) parte del punzón en caso de poder una o bien sust¡tuir perfiles cóndavos,3 evitando trucción,

Fig, 19,148 P¡oceso de corte con dos punzones: 1, forma del Punzón interio¡; 2. forma del punzón exterio¡ de rccoftau 3, banda de material; 4, recorte interio¡; 5' pieza terminada'

1 A veces se tornea el mango.dir-ectamente en la. base supefior. , 3r'JJj¡u-iuáoiál soluclonár la dificultad haciendo toda le contraplaca.de acero templado; peto, de ordila más convenienfe, por razones de economla.y facilidad. de construcción. u"ü""át-rübn-nJ nrrio, "-"-';--E;;¡;!o ". que cortar perliles cóncávós es necesario estud¡ar si eonviene hacer un punzón con piede tener ru" po.t¡ir.,-o'¡-¡án iecunir'al cofte-por-.et9PqS 99¡" Prmzon'gs'aux¡liares'

401;.,,: :i :::

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26, Tecnologla2'1

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i

.: i.

: :.: ¡, : Tabla 19.11 Formas y dimerisionesde los punzones cilíndricos

f- r-\ |

-)4 -_)J/l +---+{e-a ./--T lv{

ryl

siscuc¡ón A

oiecuc¡ónB

ft

W

lil lil

Fio,19,15A Punzón con Piezas Postiias: I y 2, piezas Post¡zas;3' tot' nitto de suieción; 4, Punzón'

U Dimensiones

d mm

0,75 hasta 1.5 :l;55 hasta 2,95 J.0."_hastq,.3"$. , 3,5 hasta 3,9 4,0 hasta 4,4 4,5 hasta 4,9 5,0 hasta5,4. '

r¡g.ts.tse irii'¿,i d;";,;ri¡;t ;;mensiones compuesto de,.dos piezas: I, pieza principal; 2, pieza Posüza,

d1

mm 4;5 4,5

d2 mm

2 3

6 6,5

d mm

5;5 hasta 5,9 6,0 hasta 6,4 6;5 hasta 7,4 7,5 hasta 8,4 8,5 hasta 9,4 9,5 hasta 10,0

dr mm I o 10 11 12

'.,'¿ig'g de 0,05 en 0,05, a partir de 3, de 0,1 en 0,1. Ademásde .d hasta2,95 escalonados ta tongitúú OOmm; también está normal¡zadala longitud de 700 mm y para casos especialesla de 90 mm.

rotura,sin necesidadde alterarel resto.En caso de punzonesde grandesdimensionesconviene, a menudo, hacerlosde varias piezas (fig, 19,158 y C) no tanto para simplificarla construcción, como para ahorrar material caro.

19.3.3 Terminaciónde la parte de corte Normafmentela superficieinferior del punzón, que forma el filo, es completamenteplana y perpendicularal movimientodel punzón, pero puede ser oblicua o tener otros perfiles(fig. 19.16) para efectuarmejorel corte y reducir el esfuerzoentre un 35 o/oy un 50 %. Fig. 19.15C Punzón comPues' to pot úes P¡ezas.

Fig; 19.16 Varios tipos de punzones: I, de corte de tiiera sencilla; 2, de corte de tijera doble; 3, cóncavo; 4, con cono de aguia para trcquelado de pocg .pr9c!siQ7; 5, sacabocados para discos de material blando; 6. para troquelar materíales blandos; 7, para cortar papel; Fig. 19.17 Efecto del punzón 'con'cofte de tijerA, , . i: . r : . / . : . r ; '

;;.

''

8:-lurj t?,!?! memfr1rys,ytáminasdetsadas.

. i; :t , . .

.1. . r , . . - - -

s=.:]::=+P!eá:' I ..:

;

,:i::1r;:

Fig. 19.18 Deformación de la pieza producida pot un punzón gue no termina Plano,

Cuando dicha superficieno tiene perfil plano y perpendicularal eje, como en la figura 1€,'17;el corte no se hace de una vez, sino en forma de t¡jera y se.efe.clúacon menos esfuerzo; pé?ó,él fro2o cortádó quéda én general d-eformado,por lo cuál sóio ié puede acudir a esta soiüiÍtlñir¡ando ese troib es el desperdicio y no la pieza coriada.' ';':r'i;-E'h'Cámbio, pieza es br'ecidamente¡o que sé busca para otrasvecés, la delormación dela que, al mismotiempo que el corte,se efectúeun curvado o un ligero embutido,y entoncesel extremo del punzón debe tener precisamentela forma de la pieza que se quiere obtener (figur a 19. 18) . ;:::,.:@l¡¿'f¡¡¡¡aconsi-stee,n colocar los punzones de forma escalonada(fig. 19.19) para que la bóññ ¡¡os iói púnzones al mismo tiempo. La diferencia de longitudes no debe sobrepasar el prodúcto 0,5 e, siendo e el espesor de la chapa en mm..'

402

i

19.3.4 Forma de la cabeza por medio Los punzones(fig. 19.12) se sujetana la placa portapunzones del extremosuperior.del ensanchamiento Hay que evitarcompletamenteel sistema,todavíahoy empleado,de sujetarlos punzones pór récalcadoen fríó, ya que se destruyela texturadel punzón precisámenteen una partesometida a grandesesfuerzos.Lo correctoes fresaro tornear los punlones en toda su longitud para dejar la forma de la cabeza,sin repaiar en gastos. Hay diversidadde tipos de cabezas,alguna de las cualesse verán al estudiarlos sistemas de fijación de los Punzones'

19.3.5 Material de que están construidos El materialque se empleaen la fabricaciónde punzoneses un acerode por ejemplo el F-5 241 o el F-5 220. Los punzonesen todos alta resistencia, loscasosdebenirtemp|adosyrectificados'.'''.,,.,.]'. ::ll

i r'

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':

'

i

:''

19.3.6 Sistema de sujeción de los punzones a Ia placa portapunzones . ..rl -Cuandoel punzón es únióo y de forma sencilla,puede:formaruna sola piezacon el mango (figs.19.20A,B y 19.21),suprimiéndose entoncesla base superior;pero, en la mayoríade los casos,es necesar¡oo convenientehacer necesitaun sistemaque lo sujetea la basesuel punzónapartey, entonces,,se perior.Dicha sujeciónpuede hacersesin placa portapunzones o con placa por. tapunzones.

MM@

W^T; [j]'

Kl,ll, tjl

tue[€

placa sxpulsórg

Fig. 19,19 Sistemade punzones es' calonados para disminuir el esfuerzo de cofte, evita¡ deformaciones Y ro' turas de chapa,

m r;T,l l1 4

-w-

A+ll;ll I

% Corle A-8

Fig. | 9.20 Diversas sistemas de fijación de punzones a la placa poftapunzones: A, con pilsioneto; B, prisionero y tope; C, remachado; D, con escalón y a pre.sión; E, remachado y con tope; F, remachado y con guía; G, con tosca y tope; H, encamisado; l, con camisa y prisioneros; J, con tornillos Allen y tope,

Fig, 19.21 Punzón fresado formando una sola pieza con el mango.

Fí9. 19.22 Fijación de punzón pot medio de cola de milano,

tern¡llo

W

,"ólliT. -r

Fis. 19.23 Fiiación de punzón por enctsüe Y tornillos.

19.3.6.1 SLljeción de punzones sín placa portapunzones La sujeción sin placa portapunzonesse emplea rara vez para punzones por ejemplo,en una cola de milano(fig. 19'22) o en de corte;puedeconsist¡r, un encastreaseguradocon tornillos(fig. 19'23). 19.3.6.2 Suieción de punzones con placaportapunzones La placa portapunzoneses una piezacon dos carasbien paralelas,que se sujetaa la basesuperiorpor medio de tornillosy pasadores(fig. 19.24A)y en la cuaf van ajustadbslos punzones (f¡g. 19.24B), para impedir que se tuerzan tenga !n o gue se desvíen.Para ello es precisoque la placa portapunzones gruesosuficientey un buen ajuste;de lo contrario,pelígraráel buen funcioñamientodeltroqlel. , ,,' - Dimensiones de la placa portapunzones, El espesor de las placas portapunzones oscilaentre 10 y 18 mm. No hay que olvidarque los punzonesde una gran sección,paraiguales esfuerzssde cortadura, dan lugar a presionesespecíficasmenores Uue lgs de sección pequeña, La placatiene como misión principalevitarel pandeo del punzón; por ello, el espesorde la placa debe ser proporcionala la longitud máximadel punzón (ver apartado19,3,7.2V tabla 19 .32 ). - Material, Normalmentese eriipl'éael mismb tipo de material que el usado para fabricar ' la con trap laca,

403

H

É-

:

":.*" .lll

Fig. 19.244 Elementos de uniót2 aဠtro: . utilizados en la construcción de , , 'i::;rl queles. . ,:r

19.3.6.3 Formas para evitar el desplazamientodel punzón El punzón debe quedar bien sujeto en todas las direcciones;por ello hay y el giro en todos los sentidos;es decir,no debe que evitarel desplazamiento tener holgurasque perjudiquensu función. - Desplazamiento hacia arriba. El Jesplazamiento hacia árriba del punzón se impide,generalmente; apoyándolo,en la placa freno o sufridera,como antesse indicó; pero, en algunos casos especiales,se dispone de un ensanchamientodel punzón inmediatamentedebajo de la placa portapunzonespara que se apoye sobre.ésta(figs. 19.20Ey 19.254). Esteensanchamiento,a veces, tiene forma cónica (fig. 19.20G).

Fig. 19.248 Suieción de Punzones por medio de la Placa Poñaqunzones y la basesuperior: l, vástago; 2' base superior o sufridera; 3, Pasadot; 4 tornillos de cabeza hexagonal inte¡ior; 5, placa portaPunzones;.6 Y 7, punzones,

Fis. 19.254 Otros sistemasde fiia-

ción de Punzones.

- Desplazamiento hacia abajo. El desplazamientohacia abajo da lugar a esfuerzos mepor lo cual se necesitatambién una sujeciónque obre en este nores, pero no despreciables, sentido. Los procedimientosmás corrientementeempleados para ello son: - Avellanar la placa portapunzonesfresando o remachandoel punzón antes de templarfo (figs. 19.20C, E y F). - Disponerde un rcsalto o valona que encaja en un rebajo de la placa (figs. 19,20D y 19. 25A)1 s egú n n o r m a s D I N 9 8 4 4 . - Efectuaruna sujeción con tuerca (fig. 19.20GJ o con tornillos (fig. 19.254).'? - Forma de evitar el giro. Para evitar el giro, cuando la cabeza del punzón es cilíndrica, sepuede hacer uso de una chaveta(fig.19.254),3'unpasador,una chavetatransversal(figura 19.258), de un punzón con cabezacuadrada(fig.19.25C) o de superficiesplanaspracticadas en las-cabezasde los.punzones(fi.g.19.25D). Punzonesde sección complicada, Para facilitar la sujeción de punzonesde perfit compiCado se.recurre,a veces, a darr la cabezauna forma distinta y más sencilla,por ejemplo cilfndricao rectangular(figs.19.20D, E y 19.25,4);ello es posible cuando se efectúael perfil del m ac ho por f r e s a d o o b i e n c o n u n a m á q u i n a e s p e c i a l ( f i g . 1 9 . 2 6 ) , Cuando los punzones son de sección muy pequeña,sobre todo si son cilíndricos,se pueden montar en una pieza portapunzoneshueca y exteriormentecilindrica,como se ve en las f igur as 19. 20H, I y 1 9 . 2 7 4 y B . En el caso de la figura 19.20H el punzón puede hacersede acerorectificado(aceroplata) y recambiarsefácilmente.En el caso de la figura 19.201se puede, además,rebajarlosegún se desgastapor los sucesivosafilados,En los casospresentadosen la figura 19,278,aunquealgo más complicadosde ejecución,el materialempleadoen el punzón es mínimoy, por tanto, muy pequeño el gasto de reposición por rotura o desgaste. Observación Como se ve por las figuras,los distintossistemaspueden combinarseentre sí, según las necesidades.

$!

ds v7,/\11 cháveta $l

Fig. 19.258 Fijación de un punzón de cuerpo ci¡cular y perfil de corte no circ_ularpor medio de una chaveta, Fig. 19.25C Fiiación de un Punzón de cabezay cuerPo de sección cuadrada para evitar el giro'

Fig. 19.25D Punzones con perfiles de cofte no circular con cabezas cilfnd¡icas con dos planos parc evitar el giro.

, n.r.U U Or¡r*rrr¡"Ui, ¿" toixpunzones en la placa según la figura que Los punzonesdeberánestardíspuestos,naturalmente, se'necesitecortar; pero, cuando ello da lugar a que estén demasiadojuntos, la,fijación sólida 'se hace difícil; entonces,es preciso distribuirlos punzones conen variásetapasde una matrizprogresiva,consiguiendoasí distanciarlos venlentemente (fig. 15.3). Fig. 19.26 Principio de funciona' miento de la cepiltadora vertical paia mecanizar punzones de forma no cir. cular,

I No es preciso que la valona a.¡usteen su perfil con el rebajo de la placa portapunzones,que puede hacerce más amplio. A veces, el resalio se consigue con una pequeña chapa posliza de cierto grueso,que se atornilla al punzón, 2 La luefca es indispensable, cuando se utiliza un gnsancham¡ento en forma cónica, como mueslra la f¡gur a 9.20G. 3 Ello no será necesario si el cuerpo del ounzó¡ también es cilfndrico.

4A4

ll

Especialimportanciatiene la distribuciónde los punzonesen las matrices es, que han de cortarvariaspiezasigualesa la vez, ya que interesaque mriftipf esténjuntas para aprovecharmejor el material.Así se llega, por ejemplo,a la soluciónde la figura 17.17. 19.3.6.5 Elección del sistema de fiiación de los punzoneE ya La eleccióndel sistemade fijación de los punzonesexige experiencia, que se debe elegir,en general,el sistemamás sencilloposible,compatiblecon el buen funcionamientodel troquel,Los datos para la resoluciónde este problemason: - Forma,dimensionesy sistema de fabricacióndel punzón. - Tipo de troquel. - Calidady espesordel materiala cortar. , - Producciónque se exigirá al troquel. En Ia práctica, hay gue tener en cuenta las síguientes observacióntes: - El sistemade remachadose puede emplear,aun con perfilescomplióados,y es muy' usado, por su facilidad de construcción,en troquelesde poca producción..vmedianasexi; gencia s. - El sistemade resalto o valona es sencillo,en el caso de punzonescilíndricoso réctangulares;pero casiimposiblede aplicaren los demáscasos.Se puede intentarvariarlaforma de la cabezadel punzón, lo cual no siempre es posible por razonesde fabricación del punzón,para que apoye en la placa en lugar de la contraplaca, - El ensanchamiento se .usapoco. porque complica la construccióny, de ordinario,no es necesario. puede ser út¡l el sistema de suje- Cuando es necesariauna fácil intercambiabilidad si son ción por tornilloso tuercas,si los punzonesson grandes;o el de p¡ezasportapunzones, pequeñas. Observaciones sobre el aiuste de los punzones Como anteriormentese indicó, el ajuste de los punzonesen la placa portapunzoneses sobretodo paraconseguirel centradocon los agujerosde la matrizy el exacto muy ¡mportante, paralelismocon el movimientodel troquel. Sin embargo,cuando el troquel lleva guía fija de punzones,se da en ésta un ajuste muy preciso de tipo deslizantey, en cambio,se da un pequeño juego en la placa portapunzonespara que los punzonespuedan adaptarsemás fácilmente a la matriz y a la misma guÍa.l

19.3.6.6 Sujecíonesespecialesde punzones Existegran variedadde sujeción de punzones,tanto fíjos como desmontables.A título de referenciase presentanen la tabla 19.28 los esquemasde los sistemasprincipales. 19.3.6.7 Punzones con guía horizontal u oblicua En el apartado18.1.2, del tema 18, se estudiócon detencióneste tipo de troquelesen los que los punzonesactúan en posiciónhorizontalo inclinada, Como se recordará,la transmisiónde la luerza a los punzoneslaterales tiene lugar por medio de levaso de cuñassolidariasa la partesuperiordel troquel, o por medio de elementoshidráulicos. En las figuras 19.29 se presentanalgunosde los principalessistemasempleadosen la tra¡smisiónpor medio de cuñas o levas.La disposiciónde la figura 19.29Aes la más sencilla.Una cuña,cuya carade impulsiónforma con la horizontalun ángulo a de 45" a 600, actúa sobre la cara posteriordel punzón de acción lateral. En la disposiciónde la figura 19.29B,la superficiede ataquede las cuñas no es plana,sino troncocónica.Es muy semejantea la anterior. de las figuras 19.29Cy D el punzónlateralva proParalas disposiciones a tienelugarcuando vistode un orificiopor el cual pasala leva.El desplazamiento la leva está abaio. se tienen las disposiciones de las figuras 19.29EV 19.29F. Finalmente, El punzónde ataqueo leva presionaa toda su superficiesobre la guía de punzón laterat-

19.3.7

de

405

1

¿ J

Fig. 19.274 Montaje de un punzón de pequeño diámetro: f , camisa exterior de rcfuerzo; 2, cuerpo del punzón; 3, parte coftante del punzón,

,-t\

rrl-1 Y ff

lil-' |ll

ffi

lr !P

f¡-t @ Fig.19.278 Punzón de pegueño diámetrc con gula: I, sufride¡a; 2, punzón; 3, camisa; 4, casquillo gufa templado y rectificado.

T a b la 1 9 .2 8 Siste m a s pri nci pal es de suj eci ón de punzones

^/" -' /

/ | rccorido curra l-áeta

x-{

,*ltñ

del punzón

::_:: Fig."19.29' 'Troquel con punzones desl¡zant$ en sentido hotizontal para troquetar oilficios en' una pieza prcviamente doblada: A, cuña pr¡smática; B, cuña cillndrica; C, levii guiada; D, troquel de doblar; E, leVainclinada; F,leva de rodillo.

406

ft.l

todilo

ltLfl.-vz

F

,.ffis) wz V7b777////:/t

19.3.7.1 Resistenciaal pandeo de los punzones Por su forma de trabajo los punzonesestán sometidosa un esfuerzode pandeo.La fuerzade pandeoFo en kgf se calcula mediantela fórmula: Fp=

n2

E', 1

t2a1

L2

E = módulo de elasticidad.Parael acero de herramientas templado debe tomarsecomo , l máximo 21 500 kgf/mm2 I = momento de inerciaen mm4, que varia segrÍn la sección del punzón (tabla 19,30) : r:r -'.i' L = longitud del punzón en mm '

':

'l::

i:l:.:ll

l I

r. :':'

...::.,r,^..:.:-',:.:r,::'.:

Tabla 19,30 Momentos de inercia, en mmÍ de la sección de ,ioCpunzones

Ejemplo 7

ii

Se deseatroquelár B mm de espesor,Y una :' xima del punzón'

:8 mm..delado, en planchade acero de ;*40'kgf/mm2. Calcularla longitud má-

De la fórmula

t2bl E = 21 500 kgf

I = 0,5413 x 8a Fuerzade Pandeo Luego: L=

3,142

19.3.7.2 Fuerza de Si se supon€Que.,lá de sustituiren la fórmu tema 16).

I, ? t.

Por tanto: Lmáx. =

t2cj

longitud máximadel punzón en mm gue puede sobresalirde la brida de sujeción iesiiiénciá del material a la cizalladura en kgf/mmz perímetrode la pieza en mm espesor de la Pieza en mm

= . Lmáx. = = I = e

19.3.7,3 Longitud máxima en los punzones cilíndricos Puestoque casi un 90 % de todos los punzonesdelgadosque se emplean son redondos,se podrásimplificarmás la fórmula,sustituyendoen [2c] el valor del momento de ¡nerciapara sección redondamaciza:

.

nd+ 64

f 7'r:-f--A-

L m á x,= 'V

t-=-:--l 6T -:--: t'e

ffid'

,_ ^l64orzude para punzonescilíndricos:

6 T '? C 'd - e

3312 . d3 or.e

lu"9or

Lmáx. =

t2dl

Nota El valor 3312 dependeráde F, y, como consecuencia,del tipo de materiala cortaf. Más cómodo que el cálculo numéricoresultala solución por medio del gráfico de la figura 19.31.

.6 0

kgt/mmz

)E €l

o

É '¡ o

'o o

o o

E

E

,_. -É_ o

Fis. 19.31 Obtención de la longitud máxima admisible de un punzón de sección circular (kg x kgf x l0 N). Ejemplo para el empleo del gráficg Se desea perforar una chapa de acero dulce, de un valor or : 25 kgf/mm2 y un espesor de 0,9 mm con un punzón de diámetro 3,5 mm ¿Es suficiente, en este caso, la longitud de por las normas?Seguirlas flechasque se indicanen el gráficoy sé com60 mm-recomendada probará que r¡na longitud del punzón puede llegar a 80 mm. :.:lj

::r.:- ""'

19.3J.4 Longitud de punzones con gulas Lri ,.: r.:l .. Las fórmulas anterioresson valederaspara punzonesde corte simple, pero puede,ocurr¡r que éstosvayanguiados.Como ejemplo,se ponen algunoscasos 'eñ lá tabla 19.32:En ella se püede observarque,€standogu¡ados,los punzones pueden tener mayor longitud. ir,:,

408

T a b la 1 9 ,3 2 Be siste n cia a l p a n d e o de punzones de coi te Longitud del punzón Fuerza de corte = fuerza de pandeo J ^ tr d n'E'O

traba¡andocomo Herramienta estampade cortes¡mple.

_ -

n2'E'O,05'd1 -

_ -

rEL

L2

'

- 2,F ,ññ8,.¿ r

Dados: Diámetrodel Punzón5 mm

n' d' e' ó,

n 2 'F '0 , 0 5 d 3

Materiala cortar: Chapa de acero

=l U m m

é.ó, L t =0 , 7 5 '1 0 4 = 7 8 m m .

e -- 2,5 mm, d¡ : 50 kgf /mm2

* L a f ó r m u l a{1 }, I

vale oara :- > 23. E = 21.000 ' "' d Herramienta.,., traba¡ando como estampade corte' guiado.

.'i..

2 'í 'E ' 0 , 0 5 ', d a - = -:---;l::_:: ro

Dados: Diámetrodel Punzón 5 mm. Materiala cortar:

':!

l2l

L :81 mm Lt= 0,75' 81 = 61 mm

Ch a Pa d e a ce r o . e = 2 , 5 m m , d r = 5 0 kg f /m m 2

,4 Herramienta trabajando como estampade corte simple I Herramienta trabajando como estampade corte guiada. Para punzonesde sección rectangular a = 3m m b=6mm. ór = 35 kgf /mm? e = 2.5 mm,

9.86.21000.6.27

24' (6 + 31' 2,5' 35

=4 2 m m

ParaA: Lt = 42' 0,75 = 32 mm Para B: Lr = 60 ' 0,75 = 45 mm

19.3.7.5 Diámetro de los Punzones Se suele decir con muchafrecuenciaque, en casosextremos,el diámetro del agujero puede ser igual al espesor de la chapa' que tam.,,,.E;'geneial,esto sueieser cierto.Sin embargo,no se debe.olvidar biéninfluye la resistenciaespecíficade corte de material(or). Por esta razón se establecenlas siguientesfórmulas: - Diámetromíñimoadmisible,en mm en agujerosredondos: 3T

* = dmrn. " Jti

I

,:

it,.].,,'.

'.'

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,..;,r'.:,rl;¡,= .;

i i ! ,,,.-;r.::' .

i'1:*-=-l:':

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:.-:r.f-,.

-i.

:' ; i ; L;., ',,' t , --'

Lado pequeñomínimoadmisibleen mm en taladrosrectangulares:

.:,:.

i:n : ;:. r'r:i: r.,t j:.

a-

-

' -

F -r---...'-

l,:--.:., ' Ei r' i.+i:1rt,

1,1.r,,'.,.:''

?min.= 0,8

3f

6T

e ,l Ai A/!

j

4t,jr

: . ;;,

:. i

!"

:. Z,o Calcularla longitud máximade un punzón para realizaiun taladro de 3 mm de diá' metro en chapa de latón blando de 2 mm de espesor'

19.4 Placa matriz Fí|. :19.33: Plácá mattE,

La'Blaca matriz o simplementematliz es una pieza de acerotemplado,provista dó agujeros,que respondenexáctamenteen forma, tamaño y disposi1, ción relativaa los punzonesy su distribuciónen la placa portapunzon€s Y (fig' 19.33). cuyasuperficiesuperior,que es la superficiede corte,estárectificada Esiapieza,junto con los punzones,es el elementomás importantedel troquel' La paie superior de la matriz, donde están los filos de corte es, de ordicuando nario,totalmenteplana,y por esa cara se va afilandoperiód¡camente, así lo exige el desgastede dichos filos' 19.4.1 Factores que influyen en el díseño de una placa matr¡z La forma constructivade la placa matriz depende: - De la forma del contorno de la pieza' - De las dimensionesde la Pieza. - Del tipo de troquel' " ' De acuerdo con estos factores,las matricespueden ser:

t( t\ qr-

K

;\.

B

Fig. 19.34 A, maüiz con PiezasPos' tízas; B, otro sistema de suieción de piezas postizas a la matriz'

- Matriz entera. .Comosu nombre indica,es aquéllaque está constitu¡dapor una sola pieza (fig. 19.33) y es empleadahasta dimensionesmáximasde unos 300 mm' l-a forma de la .piezano.debetener partésmgy estrechaso formascomplicadásque difi_ cultaríanla fabricaciónde la misma,a no ser que se hicierapor el procedimientode electtoe' .rosión, y - Matriz con piezas postizas. Se emplea para facilitar la construcción reparación de los punros débiles (fig, 19.34A y B), evitandoasí el elevadogasto de materialque supondría reponerla por entero, Estas piezas postizas se pueden sustituir fácilmente, - Mat¡iz de varias piezas. Cuando hay que cortar piezas de grandesdimensiones,se monta el conjunto de la martiz uniendo todas las piezasdesmontablespara dar la forma de la pieza (fig. 19.35A) o para ahorrarmater¡alen caso de grandesmatrices(fig. 19.358).

esqu¡llo

5, piezas ..=..,.--..*.,.,...Fig.-19.35-,-A,¿¡tat¡iz coh piezas .desmontables:1,-2,3,4-y que montadas en orden forman el coniunto de la matriz; B, matriz de grandes dimensiones formada por cuatto piezas independientes: l, 2, 3 Y 4, Piezas Postizas, i

Fig. | 9.364

- Matriz de casquilloso pastillas ptostizas,Son pequeñas matrices en forma de casquillos cilíndricostempladosy rectificados(fig. 19.36A) o pastillas(fig. 19.368), que se incrustan en un material de peor calidad y s¡n templar' Se emplean cuando hay que realizar una serie de agujeros colocados a cierta distancia unos de otros.tEstesistematiene la ventajade que se puede mecanizar,primerola placa que sirve de apoyo a los casquillosy, después,se introducea presiónen ella,Al estarlos casquillos previamentetemplados,se evitan erroresde medida entle centros de taladros. La matrizde casquillospuede ir fija, montada a presión (fig. 19.364 y B) o desmontable (fis. 19.36C).

Fig. 19.368 Matriz con pastillas postizas: 1, 2, 3, 4, 5 y 6, pastillas post¡zas que forman la matriz,

- Matriz partida, Es una variante muy importante de Ia matriz de varias piezas, cuyo perfil interior está formado por varias piezastrabajadasseparadamente.Se emplea cuando se trata de figuras complicadasy estrechas (fig. 19.374, B y C), cuya ejecución,por otro méI

:,:;. :t::

;:+

necesar¡o respetar. Exceptola holgura,de Ia que se habló en el apartado16,1.3y que es absolutamente

410 :t

rt Y i a

todo, sería muy difícil o imposible,y también cuando se quieren rectificarinteriormente(figura'19.37D), ya que las rectificadorasde perfilesno pueden trabajar¡nteriormentel. Observación Cuando se trata de matricesen varias piezases precisoasegurarla unión y la posición con gran exactitud,rigidezy resistencia,como..se.verá más adelante,ya ¡glqtivgde la.s,pie-zqs que los esfuerzosa que estarán sometidasson muy grandes.

19.4.2 Característicalde la matriz de corte La forma y dimensionesde la matrizde corte están condicionadaspor la forma, tamaño, materialy serie de la pieza que se deseatroquelar. quedan determinadas por: Las características - El tipo de materialde que se construyen.,' .,,,r ' :l - Las dimensiones ':,r - Los detallesde construcciónde la parte cortante. r

19.4.2.1

Material

"::

de la placa

:i;

:

'i .::,j .,,'.:':,1 ti ':,.

matriz

.

:::

..

..":'

.._ f'

,i::.-..:irr:r:Ír.i!i,rijr,:i:

Se fábrica con -El material,debido a su trabajo,debe ser de gr.n frecuenciaen acero indeformableF-5220 y se templa".iidrd. hasta adquiriruna du."' reza de 60 cifras Rockwell HRC. 19.4.2.2 Dímensionesde la placa matriz El espesorde la placa matr¡zno sólo dependedel esfuerzode corte, sino que,,además, dependede la forma de la pieza,Se comprendeque una matriz, con un agujerocircular,puede ser más delgadaque una matrizcon una abertura de forma irregulary cantos vivos, por el peligro que tiene de romperse. El espesorde la placa matriz dependetambiénde las dimensionesexteriores de la mismaplaca.Así, en la mayoríade los casos,en una matrizde 60 x 80 mm, para cortar chapa,de hasta 1,5 mm de espesor,será suficienteun espesorde placade 20 mm, mientrasque paraotramayor,de 200 x 250 mm,seríasuficiente un espesorde 30 mm. Como puedeverse,los espesoresde las placasno son proporcionales a las dimensionesexteriores.Los espesoresde las placas oscilan entre 12 y 40 mm, según el tipo de esfuerzoa realizar. por la placa matriz,calcularlas dimensiones Si tiene mucha importanc¡a medio de las fórmulassiguientes: - Matriz que descansasobre dos espesores(fig. 19.384):

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F-.+.o lt' -

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i1;: É.rr, .,ii . ;¡i-ri ' ¿.ri: *lirl .

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Fig, 19.38 A, mattiz gue apoya en dos puntos; B, matriz en vo-

ii¿ii,.

\

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r 'Las reciificadoras de perfiiesrson iarás; pero, si se poseen, realizan un trabajo más exacto y económico en muchos casos. Además, las matrices con el perfil.inierior rectiiicado dan mucho mejor rendimienlo, -' ...:-., r-' .¡:

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t__^___-^J

t4bl

= fuerza de corte, en kgfl¡¡¡z = anchurade la placa matriza la que se ha descontadola anchurade los alojamientos, en mm a : espesor de la placa matriz, en mm = distancia entre los apoyos o longitud del voladizo, en mm I oR = resistenciaa la tracción del acero del punzón, en kgf/mm2

'ia'.

IXD¿,

[4a]

F 6

Ízi1, Ei

piElE

Matriz en voladizo(fig. 19.388):

t*#

fr''., i¿;::,

Fig. 19.36C Cásquillo-mauiz intercambiable, sujeto por medio de una bola y un muelle: 1, casquillo; 2, pieza auxiliar; 3, bola; 4, muelle,

4:t-1-:

Fig. 19.37 Matrices partidas..A, sectores circularcs: B, rejillas rcctangulares; C, piezas prismáticas; D, rectificado de caras exteilores de piezas en la rectificadora de perfiles, gue después del montaje serán caras interiores de Ia matriz,

Pa ra c a l c u l a r,de una forma prácti ca,el espesorde l a pl aca matr¡z cuando e s tá to ta l m e n te a poyada se suel e empl ear l a fórmul a:

a=0,6W Fig, 19'39 Forma de la Pafte suqe' parc -grandes es' -riá¡ -de-ana-matriz i fuerzos.

t5l

La distanciaentre una aristade corte"y el borde de Ja placa.(m) suele ser,------- como mínimo: m = 1,5

a

t6l

a = es pes orde l a . p l a c a m a t r i z e n m m

19.4.2.3 Forma de la partesuperior de la placamatr¡z para grandes esfuerzos de corte granla partesuperiores plana,perocuandoson necesarios Normalmente, (á) (fig. de entrada 19.39). La altura hace un ángulo se de corte des esfuerzos del resaltedebe ser: h = 1,5 e

t71

e = espesot de la chaPa en mm

&a Fig. i 9..40 Forma de Ia paite luPe' rior de una mattiz: A, Pieza a cortar; B, forma de Ia enttada de la matriz; C, Pieza cortada,

19.4.2.4 Forma de la parte superior de la placa matriz para troquelar piezas previamente dobladas Cuandose trata de cortarpiezasya dobladas(fig. 19.40A),curvadaso embutidas,entoncesla superficiesuperiorde la matriz ha de adaptarsea la forma de la pieza(fig. 19.408),paraque el asientose haga con solidezy no se deformela piezaque se ha de cortar (fig' 19.40C). 19.4.2.5 Angulos de salída Paraevitarel roce de las piezascortadascon la matrizy facilitarla salida uniforme, de las piezas,los agujerosde ésta no son de tamaño perfectamente de arribahaciaabajo.Las formasde ese ensansino que se van ensanchando chamientose puedenvei en la figura 19.41.

tu ;j ;l

:I;

':;¡ l:::i$ rf:g

Fig, 1,9.41 Formas de los interiores de las matrices para facilitar la salida de la pieza; N todo cono; B, pañe cilfndtica y parte cónica; C, dos partes cónicas; D, rebaje cillndrico; E, con casquillo postizo; F, con expulsot pan sacar la pieza por Ia parte suPerior'

C

bas

Fig. | 9.42 A, sujeción de la placa portamatiz a ta prensa con ton¡llos Y tuercas; B, sujeción de la placa portamatriz a la prensa con bridas; C, fo¡ma de tos orificios de salida en la base portamatriz,

Forma A' La forma I no es conveniente' sino pa'ramuy pocas piezas o material a cortar muy blando, pues at afilar la matriz va aumentandoel tamaño del agujero' Forma B. La forma I es la que se empleanorrnalmente.En este caso, el agujerotienó a su vez, a la cara superior)'que'sellama una parte perfectamenteparalela(y perpendicular, vida de la matriz.A partir de aquí se da un insanchamientoen forma cónica con un cierto ángufo flamado ángulo de escape o ángulo de salida. Ef t am añode. la v i d a d e l a m a t r i zs u e l eh a c e r s ed e 2 a 3 v e c e se l e s p e s o rd e l a c h a p aq u e se ha de cortar (pueden darse hasta unos 6 mm). con la observación.deque cuanto menor

4t2

' :'if

t

:

sea, más fácilmentese desprenderánlas piezascortadas,pero será menor la duración por los sucesivosafilados. El ángulo de salida se hace de lo a 30 y, en algunoscasos,hasta 6" en matrlcesde poca duración. C es semejantea la anterior,pero la vida de la matrizse hace ligeraforma-C.. La fo-rnna . mentecónica (medio grado). Se empleaen casosdifícilespara mater¡alesduros,si no es necesaria alta prec¡s¡ón, FormaD. Por último, la forma o., rnuf favorable,en general;o"ro'n;ir¡".u"ión es muy pequeñas. difícil, excepto para agujeros cilíndricos. Se emplea pará cortar .piezas Forma E, Es una forma nueva que se ha experimentadocon éxito en los casquillos, No disminuye demasiado la tuerza de corte, pero sí la fuerza de retroceso. Forma F, Son matrices provistas de expulsor y son totalmente rectas; por tanto, no t¡enen ángulo de salida y expulsan las piezas por la parte superior.

19.4.3 Sujeción de la placa matríz La placa matriz va montada normalmentesobre una placa portamatr¡zo basede acero común o de fundición; la forma y sistemade sujeciónde ambas piezasdependerádel tamaño y tipo de matriz. 19.4.3.1 Forma sencilla de la placa portamatriz Dicha base suele consistirsimplementeen un bloque con la cara inferior planay la cára superiordispuestaparaadaptarsea la placa matriz.Ha de tener la forma convenientepara que se pueda atornillar (fig. 19.424) o embridara la mesade la prensa(fig. 19.428), A veces,estáadaptadapara la fijación de columnas destinadasa guiar Ia parte super¡ordel troquel1. En cuafquiercaso, la base ha de tener unos orificios para dejar paso a las piezas y trozos cortados.Estósorificios deben coincidir con los de la matriz,pero no es preciso gue tengan exactamentela misma forma, sino que de ordinaríoson mayoresy de formas sencillaspara facilidad de construcción (fig. 19.42C).

19.4.3.2 Necesidaddel empleo de la base La necesidadde una base se justifica porque la placa matrizes templada y estásometidaa grandesesfuerzos; delgaday se apoya si se hacerelativamente directamenteen la prensa,existe riesgode rotura;y si se hace muy robusta, da lugar a un empleo excesivode acero de alta calidad y precio.

u

!::.1

Fig. 19.43 A, sujeción de la placa matilz a la placa portamatriz por la parte inferior; B, sujeción de la placa matiz a la placa portamatt¡z pot la parte supetiot: 1, tornillo;2, pasador; 3, placa guía det punzón; 4, placa guía de la chapa; 5, matriz; 6, base; C, maüiz semiencastrada,

19.4.3.3 Sujecíón a la base según el tipo de matriz En la sujeción de la placa matriz a la basehay que distinguir,si se trata de una matriz entera, partida o compuestasimplementede pastillas incrustadas. - Sujeción de una matiz entera. Si es entera, la placa matriz se apoya, sin más, en la baseo placa portamatrizpor medio de un plano bien rectificado,fijándola con torn¡llosy pasadores(fig. 19.434 y B). Puede ir también semiencastrada(figs. 19,43C y 17.9A y B). * Sujeción de una mattiz partida. Si se trata de matriz partida, se necesita una sujeción más enérgica,la cual se obtiene por medio de cuñas o bien haciendola parte exteriorredonda, dándoleforma cónica y sujetándolacon un aro cónico apropiado(fig. 19.444). Algunasveces basta un encastrey sujeción por fuertes tornillos y pasadores(fig.19.448). - Sujeción de una pieza postiza. Se puede fijar por varios procedimientos. En las figuras 19.344 y 19.45 se indican algunos de ellos, - Sujeción de los casguillos. Existen varíos procedimientos: a) Sujeción por medio de tornillos, resorte y bola (tabla 19.46A). b )Metid osimp|em ent eapr es ión( t ab|a19. 46B) . . . c) Casguilloscon.pestaña,metidos a presión (tabla 19.46C). Este sistema se emplea cuando la presión hacia arriba tiende ¿ elevar el casquillo.

B

-' t

ti:

una r.jma'' Fig. 19.44 A, suieción de :, -li :::la triz partida por medio de un cónico; B, sujeción de -'-** fánida por enóabtre y

I

Estascolumnasno se empleanen los froquelescon gufafija de punzones,pero sf en otros típos.ta- .;'

T a b la 1 9 .46 S i stemas de suj eci ón de casqui l l os a l a pl aca matri z

Fig.l9.45

Forma de sujeción de una cuchilla Post¡za,

d) Cuandola forma a punzonarno es cilíndrica,para evitarel giro del casguillo,se hace plano a la pestaña (tabla 19.46D) y se fresa el alojamiento.Tambiénse puede tornear el un alojam¡entoy meter una chavetao un pasador(tabla 19.46E). ^'t parte plana del casquillo(tabla 19.46F). ü Con uri totnilló-qúe alirieta sobre una

19.4.3.4 Armazonéí o basesnormalizadas Son robustossistemasde sujeciónque garantizanIa alineaciónde punzones y matricesde corte (fig. 19.474). Cuandohay que cambiarmuchasvecesla matrizse puedefacilitarla operaciónempleandouna basecomún,a la cual se sujetanlas matricescon regletas y tornillos(fig. 19.478) sobre una cola de milano.

Fig. | 9.47 A, armazón Para matrices intercambíables, con columnas de guía dispuestas en los esquemas: f, mango; 2, placa su7erior: 3' columna guía; 4, hridas; 5, base. B, base intercambiable no normalizada,

Con el fin de hacerfácil el montajede troquelesen las prensasy para evitarel tener que construirbasesy columnaspara cada troquel, cuando es necesarioun frecuentecambio, lo¡ armazonesy las columnas de guía se suelen construir con medidas normalizadas.Hay veces, sin embargo,que se necesitantipos y medidas propios;entoncesya no son intercambiables, , Tambiénes necesario,o por lo menos muy conveniente,que todas las bases,aun las fijas a la matriz,estén normalizadas, al menos en lo que respectaa las medidasde sujecióna la prensa.

- Componentesdel armazón. Los componentesdel armazónson (fi(1), los casquillos de guía (2), gura 19.48): la basesuperiorportapunzones (4)' Ias columnasde guía (3) y la placa inferiorportamatriz Cuandose hace el montajedel armazón,los extremosinferioiesde las columnasde guía se introducena presiónen la base portamatriz,y las porcionesde menor diámet¡ode los casquillosde guía se iniióclüceri-á-iyñiénen la badeportapunibnei,á no ser que forme un mismo cuerpo con é1. El casquilloy la columna deben mantenerun ajuste suave deslizante.

- Columnasde guía. Lascolumnasde guía están constituidaspor piezas cilíndricasperfectamenterectificadas.En la parte alta, que es por donde se deslizala basesuperior,llevanunas ranurasde forma anularpara la buenadistribucióndel aceitede engrase(fig. 19.494). Los armazonessuelenllevardos columnas,y en algunoscasoshastatres y cuatro,

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ü3ñ,¡o,

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'. a*--:; .;.,: aumente y evita además que puedan quedar cortes descentrados, d-eltqpB;.4, banda..* " . . *-..-.**. *.;** .- --chafté"a" i:}|i+

421 .

í i:

El pitoto, al descender,se introduce en los agujeros previamentepunzonados, centrándolos y posicionándoloscon relación al punzón (fig' 19.71).

19.8.1 Forma de los Pilotos La forma de los p¡lotosdependede la forma y dimensionesque tenga el agujero dondese vaRa alojaf.Puedesér de una sola piezao de piezaspostizas;--- de En las figuras 19.72A,B y C se puedenver las formasmás empleadas, , acuerdo con los diámetrosde los agujerosdonde deben ir alojados. Fig. 19.71 Finalidad del Piloto guÍa.

19.8.2 Montaie de los Pilotos Existegran variedadde sistemaspara el montajede los pilotos.A continuación,se hace una selecciónde los más empleados: 1. pitoto con rcsalto (fig. 19.73A). El piloto con resalto (l) está su¡eto en el punzón (2), por medio de una tuerca (3) de cabeza interior hexagonal.

paÉ d < 5 m m D=5mm L =2 5 m m a = 1,6e

2. piloto con respaldo sujeto con prisioneros (fig. 19.738). Cuando el diámetro del pilolo está comprendido entre 5 y 8 mm, se utiliza el piloto recto (1 ) con cabeza en su extre-

mo superiory sujeto por dos prisioneros(2).

, ,3.; Pitoto pegueño.(fig. 19.73C): 'Cuando'el piloto.es inferior a 3 mm de diámetro,el vástago (1) se atornillaen la tuerca del piloto (2) y está respaldadopor un pequeño prisio' n"to á" ajuste (3). Todo el conjunto, a su vez, está sujeto por otro prisionero de ajuste grande (4), atornilladoen la base portapunzones..

:'..-4.

P¡loló.:itá:n¿;'-tris.l9.73D).El piloto.('!) st¡vo diámetroes mavofde.16 mm está

sujeto por un torn¡llolargo de cabezahexagonalinterior (2), alojadoen la base portapunzones'

p a r a d d e 5 8 2 0 mm D = 8a 14mm L = 25mm 8 = 1,5e ajust€ a pr8s¡ón

S. pitoto metido a presión (fig. 19.73E). Hasta hace pocos años solamentese empleaba este tipo de piloto de ajuste forzado, pero actualmente no se aplica más que para pequeñas producciones, 6. Piloto guíado conla placa extrcctora(f¡g. 19.73F), Cuando se requieregran precisión, o cuando hay que desplazaruna banda grande y pesada,el piloto (1) debe estar guiado por medio de un casquillo (2) templadoy ajustadoa presión en la placa expulsora(3). 7. Pitoto con manguito (fig. 19.73G). El piloto pequeño, de menos de 3 mm de diámetro, suele tener la cabeza forjada. Estetipo de piloto (1) es guiado por un manguito (2) y sujeto por la parte superiorde la cabezapor un prisionero(3) de cabezahexagonalhueca. Para punzonesmuy finos y que' tengan que sufrir una presiónaxial se puede emplearel de la figura 19'73H.

par 8 d > 2 0 m m D = d e 1 4 a 2 0 mm L = 5mm a = 1,5e d,=MBaM14

8. Pitoto presionado por muelle (fig. 19.731). Todos los pilotos descritos hasta aquí son rígidosy se empleanpara chapa fina. Cuando hay que emplear pilotos para mater¡almás grueso,convieneutilizarel tipo de piloto presionadopor muelle.La ventajade este tipo es que, si hay,un fallo de alimentación,el piloto presionadopor el muelle puede retroceder,

19.9 ExÉractoresy expulsores 'áitiactorésy expülsctféltienen la misión de faciliÍai la extraccióndel [oC recortede materialque se encuentraalrededorde los punzonesy la piezaque La fuerte adhesiónde la se halla en el inter¡orde la matriz respectivamente. propia del procesode los tira de chapa a los punzoneses una característica troquelesde corte' '' La extracciónse realizapor medio de una placa llamadaplaca extractora ' o expulsadotaque puedeir'indistintamentefija.a la placa matliz o unida al cori: junto que se desplazaiunto con el cabezalde la prensaI'

'Fig. 19.72 Diversos tiPos de Pilotos de centraje: A, para Pequeños diáme' ttos; B, para diámetros medios; C, para grandes diámetros'

Los principalestipos de extractoresson: p u-o nr{

fp u- onz

Fig. 19.744 La Placa expulsora sirve como gula de punzones'

19.9.1 Extractoren una solapieza (fig. 19.53) A causade su bajo coste,es el t¡po de extractorque más frecuentemente con materialde banda.El sistemaconsisteen sujetar se utiliza,particularmente placa en la partesuperiorde la matriz(tig.19.74A)' extractora con torniffosuna de tal formaque puedanpasarlos punzonesde recortary pu¡zonar' mecanizada 1 lndistintamente, se empleael conceptode extraccióny expulsión;su definicióncorecta puedeverceen lo s a p a n a d o s1 6 .1 .4y 16.1.5.

422

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T T a b la 1 9 .7 3 D i versos s¡stemas de montaj e de pi l otos

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^Ail r.p

Dos pasadoresposicionanexactamente¡a placa extractoray la placa matriz. La extracciónse producecuandoal subir el punzón arrastracons¡goal recorte de la banda,que al chocar con la placa extractoraqueda desprendida(figura 19.748). - Forma de la entrada de los punzones en la placa extractora de una sola pieza, Se utilizan dos métodos,que pueden verse en las figuras 19,754 y B. Fig. 19.748 la banda,

Tipos de en*--*"*-.-Eg-.1975 .. ttadas en la placa matriz: , ,,.., -... A, rebaje en cono; B, rer':::i ,.: ,.i ,, baje citlndrico, Material. El mater¡alque se emplea para construir las placas extractorases un acero i¡,.1:.,.... . ; ,l,,,,ir., . semidurosin templar,por ejemploel F-1 140. No se debe templarpara evitarel agarrotamiento ;,,ii,;; :.!-eJls punzones en la placa, Po1 la ,Quedeben pasar con cierta suavidad y holgura, ;;=..-...,,:;; -r-*- Dimensiones. La forma exterior y las dimensionesde ancho y largo de la placa deben ':::;',';1;:. coincidir con las de la placa matriz; el espesordebe ser el suficiente para soportar el esfuerzo que le transmitela chapa al rozarcon ella en el momento de subi¡ los punzones;luego depen'r que retener. También debe tenerse.en **--.derá de la superficie y espesor-deJa-chapa..que-rtenga

423

l'i',-.r.

Extrccción del tetal de

19.9.2 Extractor elástico Es aquel en que la extracciónes debida a la presiónaxial que hacen los muellessobre la placa extractora(fig. 19.76A) en el momento de subir los punzones. Al hacerun nuevocorte,los muellesse comprimen(fig. 19.768) y la placa extractorapresionala piezacontra la,matriz;en este momento.bajan'lospun'zones para realizarel Punzonado' Obsetvaciones Los exiractoresde muelles,aunquemás complicados,se deben utilizarcuando existanlas siguientescondiciones: - Cuando se desee conseguir piezas exactas y perfectamenteplanas, ya que la placa extractora,debido a la acción de los muelles, aplana la chapa antes de empezar el corte. - Cuandodebe recortarseo punzonarchapas muy delgadas,con pl fin de evitarlos cory los bordes de las piezasredondeados. desiguales tes - Debido a que la expulsiónse produceinmediatamentedespuésdel corte,los punzones pequeños no están expuestos a la rotura.

Fig. 19.76 Exüactot elástico: A, Po' sición de cofte de la chaPa; B, extrac' ción de la chaPa, ;.

19.9.2.1 Sistemaselásticos En los sistemaselásticosde extracción,ademásde los muelles,se emplean hidráulicosy tornilloscon espiga.Los muetambién la goma,caucho,'müelles lles y tornillospuedenir montadosde diversasformas,según el tipo y característicasdel troquel. se pue... L Muetleguiadopor pllotoy basesuperior(fig.19.774)' Conestesistema,

de eüiiar el escáriadoy mecanizado de la placa extractora (4) en la parte donde se aloja el muelle (2), empleandoen su lugar pilotos (1) con la parte inferior remachadaa la placa extractora.

2. Muetle guiado por la placaextractorcy placa poftapunzones (fig.'l 9.768). Se puede aprovecharla placa portapunzones(1) para guiar los muelles(2). Paraello se taladradicha placa y et muelle hará tope en la base superior e inferior del troquel' 3. Muelle extractot corto (fig. 19.77C). Cuando los muelles (2) de extracción'son muy cortos, no es necesariotaladrar ni mecanizarla placa expulsora. 4. Muelle guiado por tornillo con espiga (fig. 19.77D). El muelle (2) alrededor del tornillo (3) se debe emplearcuando los muellesson largos.Se utiliza este sistema para troqueles de producciónmedia,

Fig, 19.77 Diversos sistemas de extraetores elásticos,

424

F

5. Tornillo con espiga de guía (fig. 19.77E), Este sistema consiste en sustituir algunos muelles (2) portornillos (3) que van atornilladcsen la placa extractora(4); por consiguiente, tornillos y muelles.Se utiliza este sistemapara en un troquel van montadcs alternativamente trabajos duros y de gran producción' 6. unidad especial(iis.19.77F). Este conjunto (1), (5), (6), (7) v (8) tiene la ventaja de poder extraerla placa extractora(4) sin necesidadde desarmarel muelle (2). Con estesistema se pueden utilizar placas extractorasmás delgadasy no se requierentornillos de guía.

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7, Tacosde caucho (fig,19.77G), Consisteen sustituir el muelle de acero por caucho o goma (2). Se utilizanen troquelesde producciónmedia y baja. El guiado se realizapor medio de un pasador o espiga (1) ensambladoa presión en la placa extractora(4). 8. Sistemahidráulico (fig. 19.77H). En este caso, el elemento elástico es un pequeño cifindro hidráulicocompuestopor las piezas(1), (2), (3) V (a) que va roscadopor un extremo a la placa soporte (5) y empujaa la placa extractora(6), Este medio se utilizacuando se alta. Con este sistema se reduce el número de muelles réquiereuna presiónextremadamente a montar, factor ¡mportantecuando el espacio disponible es limitado.

Fic. 19.78 tida.

19.9.3 Matriz invertida (fig' 19.78) Se llama matriz invertidaaquellaen la que la placa matriz (1) se monta del troquel y el punzón (2) en la parte infeparte superiordesplazable la en rior; es decir, al revésque en los troquelestradicionales.lnvirtiendola placa expulsora (3) no se altera la aplicaciónde los componentesanteriormente descritos.

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19.9.4 Expulsor de piezas en una matriz invertida Este tipo de expulsordesprendeo sepdro la pieza recortadadel interior la matriz.Hay variostipos de expulsorde piezas: de - Expulsorposiüvo (fig. 19.79A y B): la .piezaes expulsadapor medio de un expulsor(3) empujadopor una var¡lla(1) que hace contactocon un previstoen la prensa.r " ": , tope ' (2) ''Eipulsor indirecto (f¡g. 19.844): la pieza es expulsadapor med¡o de un expulsor(5) empujadopor variaspiezas(1), (2), (3), (4) y (5) de forma indirecta, - Expulsor neumático indirecto: es accionado por un cilindro de aire aplicado debajo de la placa de solera de la prensa. - Expulsor accionado por émbolo: consiste en un émbolo ajustado al vástagodel troquel (fig. 19.85). J Expulsorindireetoaccionadopot muelle: este tipo disponede un muelle pesado como fuerza de empuje (fig. 19'86). Expulsor de acción directa o indirecta de muelles montados en la parte inferíor o fija del troguel (fig. 19.87): los expulsoresde las piezaspueden ser apficadosde dos formasdistintas.En la prime:.a,la luerzaes aplicadadirectamentea los expulsores(fig. 19.874, B, C y D). En la segundala fuerzaes aplia travésde espigaso varillasde percusión(fig. 19'87E)' cada indirectamente 19.9.4.1 Funcionamíentode un expulsor positivo La figura 19.79 ilustrael procesode su funcionamiento.Como puedeobée trata de un troquelde punzonarcon matrizinvertida'Con el punzón servarse, de recortarfijoa la basedeltroquely la placamatizfiia a la baseportapunzones. En la parteinferiorde la carrerade la prensa,el punzóncorÍa la piezade la tira y la incrustaen la placa matriz (fig' 19.794)' Una vez troqueladala pieza,se eleva la parte móvil del troquel hasta un poco antes de la partesuperiorde la.carrerade la prensa,en cuya pos¡ciónla varilladel exputsor(1) hace contactocon la barrade separaciónfija a la prensa y expulsala'piezadel interiorde la cavidadde la matriz(fig. 19.79B).Los prin" cipalessistemasde expulsorespositivosde piezas son: 1. Posición de la varilla expulsora (Íig. 19.804). La varilla'de expulsión tiene que estar situada en el centro de aplicaciónde la fuerzade :expulsión,Antes de diseñarel expulsor, debe halfarsedicho centro, gue debe coincidir con el centro de gravedadde la figura a recortafSi la varilla expulsorano es aplicadaen el centro exacto de la fuerzade expulsión,se puede doblar durante el funcionamiento. o por uno de los métodosprácticos'indicados El c. d. g. se puede hallarmatemáticamente, a continuación: . 1.o Si la piezaes simétricano presentaninguna dificultad;pero, cuandose trata de coñi tornos de forma irregular, uno de los métodos a ufilizar es el siguiente:

425':

-r

trF pr¡mgra fase

segunda fase

Fig. 19.79 Proceso de trabaio de un troquel con mattiz invertida con expulsor de piezas: A, corte de la chaPa; B, expulsión de la chapa,

Fig, 19.80 Métodos para hallar el punto de aplicación de la fuerza expulsora: A, primer método; B, segundo método.

:t

ii t::

En primer lugar se recortala siluetade la pieza (fig. 19.804). A continuaciónse pone en equilibriola piezasobreun punto. por ejemplo,la punta de un lapicero;el punto donde se mantenga en equilibrio es el centro de la fuerza de extracción. 2.a Otro procedimientoque se suele emplear para piezas muy grandes,en las que es muy difícil el equilibrio,consisteen practicartres pequeñosagujerosen posicionesseparadas (fig.19.808), próximosa los bordesde la pieza.Entoncesse suspendela piezaen una superficie vertical.utilizando una chincheta o.clav-o.Con la ayudade una,escuadra,,se.traza una.lecta--, que pase por el centro del agujero (A') del cual está suspendidala pieza.Seguidamente,se suspendede nuevo la piezappr ot¡o de los agujeros(A") y se repitela operación;la intersección de las dos líneases el centro de la fuerzade extracción.Para comprobarsu situaciónse puede hacerfa mismaoperacióncon el tercer agujero(A"'),debiendollegara idéntico resultado, Fig.

| 9.81 Expulsor Positivo con muelle amortiguador,

2, Muelle amortiguador (tig, 19,81). Cuando se emplea un expulsor positivo es convenientecolocar un muellerelativamente débil alrededorde la varillade expulsión.Este muelle no tiene la fuerza necesariapara separar la pieza, pero su función es evitar el desplazam¡ento innecesarioy el rebote de la varilla, 3, Extractor aplicado por Ia parte infeilor, El extractor inferior es accionado por un sis= tema neumático,que lleva incorporadoa la prensa (fig. 19,82). Estemétodo es apropiadopara grandesseries de fabricación. 4. Expulsor de piezas accionado por muelles y tornillos (fig. 19.83). Se utiliza en los grandes.paralos de tipo positivo. El desplazamiento troqueles.demasiado verticalestá limitado por la acción de los tornillos con espigas.

Fig' 19,82 Extractor neumático accionado poi la parte inferior,

19.9.4.2 Expulsor indirecto El expulsorde piezasde acción indirectase empleacuandolos punzones estánen líneacon la varilladel punzónexpulsor(fig. 19.84Ay 17.25).Lafuerza de la crucetade la prensa(1) por medio de la varilla(2), una es transmitida pieza intermedia(3), y después,a travésde las percutoras(4) al punzón expulsor (5). La expulsiónse efectúaal elevarsela partemóvil del troquely desprenderla pieza que va sujeta en el interiorde la matriz (9). El tamañoy la forma de la piezadeterminará el númerode varillasy la disposiciónque debentener sobre el collarín. En la figura 19.848 puedenverse las distribuciones más comúnmente empleadas, de acuerdocon la p¡ezaque hay que expulsar.

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Fig. | 9.83 Extrcctor de muelles Y tornillos para grandes troqueles,

Fig. 19.84 A, expulsor indirccto; B, forma de las varillas de empuje y collares de

19.9.4.3 Expulsor de émbolo Otro sistemade expulsorindirectoes el de accionamiento por medío de un émbolo,instaladoén el marigodel'troquel(fig. 19.85).Se empleaparapequeños cortadores;en grandestroquelesse puedenemplearcilindrosneumáticos o hidráulicos. j, ,-. :: - Exputsorindi¡ecto de muelle. La presión la realizaun muelle (fig. 19.86). El inconvenientegue tiene es que la pieza es devueltaa la banda y debe ser extraídaen otra operación compl.ementa¡jaal final 'del proceso dg corte.

Fig. 1985 Expulsor indirecto acciopado.por un émbolo mantado en el . , ,interior del mango,

, :. ' '': ::: '

19.9.4.4 Expulsor accionadopor muelle La expulsiónde la piezase puede efectuarpor la parte inferior,es decir, montadosen la partefija del troquel (fig. il9.87). Puedenser de acción directa (fig. 19.87A,B, C y D) o indirecta(f¡9. 19.87E). 426

i'

oxpulsor

sxpu¡aor

expulsr

Fis. t9.86 Extractor det muelle,

19.10 Formas y detalles constructivos de los troqueles coaxiales y simultáneos al a¡re - Muchos de-loselementosde los troquelescoaxialesy de los simultáneos al aire son comunesa los de la guía de punzonesfija a la matriz,pero hay alque se estudiaránen los párrafossucesivos. gunos característicos Como reglageneral,se ha de tener en cuentaque todas las piezascuya forma no esté determinadade antemano,han de hacerseredondaspara facilitar su construcción,ya que así puedenser ejecutadasa torno, al menosparcialmenle, 19.10.1 Placa matriz o vasoma¡triz En los troquelescoaxialesla placa matriztiene forma de vaso (fig. 19.88) y'por eso se llama vasomatriz.Exteriormente sueletener forma redondae interiormenteun mandrinadoescalonadopara colocacióndel extractor. El agujerocentralt¡ene,por la parte inferior,la forma de la piezaque se ha de cortar,como es natural,del mismo modo que en los otros tipos de matricesde corte. Pero,en cambio,en el vaso matriz no hay ángulos de salida, ya que la expulsión de la pieza se hace por el mismo sit io po r d on de e ntr ó. Si la pieza a cortar es de forma complicada.pueden adaptarsepiezaspostizas(fig. 19,89) o bien, puede ser postiza (en una o variaspiezas)toda la parte cortante,como se ve en las figura s'1 9.9 0y 19 .91 . En es t e últ ¡ m oc as o. el v as o, qu e y a n o e s d e a c e r od e c o r t e ,e n v e z d e flamarse vaso matriz se llama vaso poftamatices, El vaso matrizva sujeto por tornillos a la placa portapunzoneso a la sufrideray fijado en su posición por medio de un escalón circular.

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Fig. 19.90 Vaso portamatriz con matriz pastiza,

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Fig. 19.87 Expulsores de muelle aplicados por la parte inferior: A, sinple; B, simple desmontable por la parte inferior; C, guiado con tornillo; D, guiado con pieza complementaria; E, guiado por tornillo y pieza por Ia pafte exteilor,

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Fig. 19.91 Otro tipo de matriz postiza: 1, varilla de expulsión; 2, placa; 3, vaso; 4. matriz;5, expulsor.

19.10.2 Sístemasuperior de expulsión . de expulsiónpuedetomar Según el ancho del .expulsor-el'sistema'superior las formasde la figura 17.254o de la figura 17.258. En el segundocaso,las agujaspercutorasvan accionadaspor la crucetade la prensadirectamente en su arriostramiento superior,const¡tuidopor una pequeña pletina exterioral troquel,sin que haya necesidadde ninguna contraplacade sosténdistintade hace la placasufridera.En el primercaso,la distanciaentrelas agujaspercutoras imposible que atraviesenel mango portapunzonesy son necesariasnuevas piezasintermediasde transmisión(fig; 17.25A).

Fig, 19.88 Vaso matriz.

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Fig. 19.92 ExPulsor de dos Piezas' ;-*-i:-;r::;*:;-

en la construccióndel extractorse hace dificil ia unión de las dos formasse puede hacerel expuls or de dos piez as ( f i g . 1 9 . 9 2 ) . Algunas veces,en vez de disponerel expulsor accionadopor la prensa,segrin el sistema descrito, se hace un expulsor de funcionamiento elástico (fig. 19,93) como el del grupo infer ior ,

19.10.3 Punzoneshíbridos , Los punzoneshíbridos,como su nombrelo indica,trabajana la vez como punzonesy como matrices:como punzonesrespectoal vaso matriz,y como matricesrespectoa los punzonesdel grupo superior.

-...- .

-

Fig. 19.93 Expulsor superior de funcionamiento elástico: I, pieza supe' rior; 2, muelle; 3 y 5, piezas inter' medias; 4, varilla; 6, exPulsor.

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Tipos. Pueden ser de una sola pieza (fig.19.9aA) o de piezaspostizas(fig.19.948).

- Sr'sfemasde sujeción, El punzón híbrido puede ir simplemente atornillado a la base, y fijado en su posición por pasadores,cuando el punzón es sencillo y, además,no debe ser recambiadocon frecuencia.Si se precisahacerlo(por ejemplo,para cambiarla pieza cortada, aprovechado el resto del troquel) se puede fijar por un collar de fiiación (fig' 19'954). Por último, cuando ta pieza por cortar es de forma complicada,o el punzón ha de ser de gran tamaño,con gran gasto de marerial,se puede hacerel punzón simplementeen forma de pastilla,fiiado a un basamentoespecial.por medio de tornillos que, en algunoscasos,pueden ser huecos para dejar paso a trozos cortados (fig, 19.958)'

¡riir¡iits'. 19.10.4 Éxtrlac:tores Los extractoresinferiorestienen por objeto separarel retal del punzón hícaen brido, ya que los pequeñostrozos,cortadospor los punzonessuperiores, por los agujeros(fig. 19.798), como en los demástipos de troqueles.Constan qüe en su posic¡ónde reposose mantienea la dé úná platiñ?de ext¡aCción] por medio de unos tornillosque fijan su pos¡punzón (fig. 19.96,4) del altura ción extrema. El impulsohaciaarribapara mantenerdicha posición,idóneapara efectuaf la sujeciónde la piezaque se ha de cortary para la extracción,se hace por un sistemaelástico,que ha de ser, por lo general,de potenciaconsiderable' Los sistemaselásticosmás empleadospueden reducirsea tres: Sistemade muelles. Un sistema de varios muelles distribuidos alrededor del punzón y guiados, a veces, por los tornillos de posicionamiento(fig. 19'964 y B)' - Muelle único. Un solo muelle de gran potencia, situado en la parte inf erior del troquel, y que obra sobre la plat¡naextractora,a travésde una placa y los bulonesde posicionamiento. En este caso el muelle (3) suele estar guiado por un vástago (5) (fig. 19.96C) con una tuerca (6), contratuerca{7) y arandela(8) para graduarla fuerza. Este vástagoademássuele

,1=--l ls --F ) \ __t

Fig. 19.94 - A, punzón hlbrido.de una,..sola pieza: 1. matriz; 2, punzón; B, punzón hlbrido con una pieza postiza: l, matriz; 2, punzón,

manz

Fig. 19.95 A, sujeción del punzón hlblidó' por collar de fijación; B, fi.. jáción pot torn¡llo hueco.

428

ser hueco (formadopor un tubo), para dejar zón superior central, si lo hay'

caer por su interiorlos trozos cortadospor el.puú-.,

goma' que forman en su totalidad _ Muelles de disco de goma. una serie de discos de extractor' conjunto el forman potencia' gran de una especie de muelle pero aquí hay que tener en anterior, caso del al El sistemao" trunsnll¡én es semejante a tapar la caída de.los pequeñosretales puede llegar qué go*r, a"-t" cuenta las dimensiones cuyo caso hay que adoptar dispositivosespeciales de punzonessuperioresno centrados'en de sep ara ció n(fig ' 19. 96D) ' Encua lqu iercas o, lapr es iónhades er . r egulada d e m o d o q u menor e s e a u nno p ofuncionaría c o m a y o r d eell atroreial, ya que de ser estrictamentenecesar¡apar! iu .*pur.ión del y la poaumentaría innecesariamente quel; y viceversa,,n ."ru.o Je piesión le haríatrabajar tencia exigida a la Prensa'

,.1¡

_ Aran de lasel ás t ic as . Ens us t it uc ióndeI os m ue | l e s h e | i c o i d a I e s e | á s t i c o s h o y s e u svaan redondas (tipo Belleville), o de formas mucho las arandelas,riitu o arandelaselásticas, riad as(fig.1 9.9 6E) . Es t as ar andelas puedenac um u l a r m u c h a e n e r g í a e n m u y p o c o e s p a c i o .

A

B

banda

19.10.5 Guías de la banda

gi lasguíasde la banda coaxiales En los troqueles ^1?,,:ltn:-:"."1"1t:t: t) u cuatro¡ivlt:',1'j?,'^Í,tig'; fóiman i;; tip" lxglo 1e.97c. figura ra en de chapa,como :t¿:iin"i',"'o";i"",';"r-éri*

"i";?;:,?,TJ:b";#ril;;t"

en 1ostroquelescoaxiales 19.10.6 Retensores precisiónde la pieza cortada no deComo en los troquelescoaxialesla pasode bandasueleser muy p.n¿"-"n tádo alguüá"iuuán""' el sistemade y algunasveces elástico' sencillo,generalment"-* .ir"pr" iope fiio,

Fig. 'riiu:i19.97 A, guía de la banda Por

i¡r*"t' ii it in,itir; B,ire-:

ptvu¿et tomat parc que los Piuótes cauclon a tomal caución de guía no estotben en el funcíoia' miento del troquel; C, esquemade.las; , guías de chapa fiias a la base. :.

':

19.11 Fuerza de extracción y expulsión

'

goma' es necesariocalcular' Cuandose utilizanexpulsoresde muelleo de necesariapara efecóosi¡te, la magnitudde lJfuerza lo más aproximadamente del punzón como queda alrededor que tuar la separaciónaei ,aieiiar, tanto el 16'1'4 v 16'1'5)' apartados los (iecordar *utt¡. el que se halla ef interioi'¿l'lt dey "n J" r.r iu"tru" de extracción expursión, Der conocim¡ento.v"iáriuro "ri"."ián emplear. a apropiado más del medio elástico pende una correcr" el valor a tener en cuenta En los troqueles*n-é"tü"tor y expulsorelástico, troquelado'extracción de para escoge,ta prenlJ'"r iá iu*á de los esfuerzos y expulsíón.

: l

'': 19.12 Muelles cilíndricosde secciónredondaque El cálculode los muelleshelicoidales de caucho'ya se estudiaronen los trabajana compresióny el de los resortes 7'9.3.1.y 9'9'3'7, respectivamente' "prttá¿ot Peroenmatrtceríaymoldesseemp|eantambién|osmue||eshe|icoidaIes de plaasí cilíndricosde sección cuadraday rectangular' continuación :"L"-..1^":,,muelles últimos' estos a por eílo, se esltudian tillos o arandelas "fá.ii"u.; 1g.l2.1Mueltehe|icoida|ci|índricodeseecíóncuadrada(fig.19'98) Se calculamediantelas fórmulas:

,=ffi

[10a]

tt-

D m3

5.6' F Ga4

!

t1obl

F = carga axial en kgf ¡ = flecha bajo la carga F en mm = tensión aimisible a la torsión en kgf/mmz t vale kgf/mm2 (para el acero de muelles G : m¿auio de elásticidadat'l! to¡'¡on:en 8 300 kgf/mm2) d = diámetro del alambre en mm n = número de esPiras

a

,

a*;;or",

matrlz; podflan estorbar la baiada del vaso se hacen elásticos en vez de fijos, cuando

429

'i

+ .- t . f.

_

r'

''

19.12.2 Muelle helicoidal cilíndrico de sección transversalrectangular tÍia ¡v¡

\,

r| vo, v voo\ lr

Se calculamediantelas siguientesfórmulas: F=

1t-

Fig. 19.99 Resorte helicoidal cillndrico de sección transversal rcctanguEr,

= = = = = =

D"/D,

a

1,2 1,4

0,29 0,45 0,56 0,04 0,70 0,74 0,76 0,77 0,78 0,79

I,O

1,8 2 ,0 2,4 ¿,o 2,8 3 ,0 s ,¿ 3,4 3,8 4,0 4 ,2 4,4 '4;6 ' 4,8 5.0

n70

0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 0,80 ' 0;80^ n 70

0,78

a lr

1, 44

1 ,00 1 ,07 1 ,12 1 ,17

I

1, 30 1, 38 1, 46

1 ,31

1q?

t,J5

1, 60 1, 67 1, 74 1, 81 1, 88 1, 94 2,00 2,07 2, 13 2, 19 2;25 ' 2,32

1,3 9 1,4 3 1,4 7 1,5 0 1,U 1,5 7 1,6 1 |,ot t,o/ 1,7 0' 1,7 3 1,7 6

36.br.h Dm

1 11 c l

Nota Se podrá observarque con este tipo de fórmulasno es necesarioconocer la tensión admisible ni el módulo de elasticidadtransversal,ya gue en las constantesde las fórmulasse han tenido en cuenta los valoresnormalesde estos dos factorespara un acero.de muelles,

1?

1,4

|,¿¿. 1,n

t11bl

Una vez calculadala carga actuante,se compruebasi ..éstaes ¡nfer¡ora la carga máximaadmisible'delresorte,para que trabajesiempredentro del límite elástico. Dicha carga máximaes igual a:

'"'

I

Dm3

fuerza del resorte a carga actuante en kgf flecha en mm ancho de la sección transversalen mm grueso de la sección transversalen mm número de espiras diámetro medio en mm

Fmáx. = Tabia 19.101 Deterrninac¡'ón' de los coeficientes o, 13,y y en función de la relación De/D¡

n

Siendo: F f b h n Dm

Fig. 19.100 Resorte de Platillo.

004.F

19.12.3 Muelles de platitlos (fig. 19.100) Los muellesde platillos,llamadostambiénarandelaselásticas, se utilizan para grandesesfuerzos. exclusivamente Estetipo de muelleva montado en paquetesdentro de un eje. A continuación se dan las fórmulasparael cálculode un solo platillo:

--+ . + F= e2300 11Zal [(* - +) (+ - 0,b+) . r] rr.so Paramuellesujetoa cargaestáticao raramente variable,el valor de la tenpor la fórmula: sión (t) viene representado

¡ = e2300 ;Sr

1 a'7

-* - o,u+) + y] 1rgt7mm,)112b1 [u (+

donde:

ffi ¡

'..

ffi l_ F