TEMA 10: Cálculos en operaciones de troquelería TÉCNICAS AVANZADAS DE MOLDEO Y CONFORMADO DPTO. DE INGENIERÍA MECÁNICA
Universidad Unive rsidad del País Vasco Vasco – Euska Euskall Herriko Unibertsi Unibertsitatea tatea
Contenidos
1. Corte de de ch chapa 2. Dobla lad do de de ch chapa 3. Embutición
2. Corte de chapa
DISPOSICIÓN DE LOS CORTES Disposición oblicua
Disposición invertida
Disposición normal
Separación entre cortes o bordes: - espesor de chapa (e) - longitud de corte (B)
2. Corte de chapa
EJERCICIO
Se desea construir 100.000 piezas de la forma y dimensiones representadas en la figura. El material utilizado son tiras de 2m de longitud de acero suave de 3 mm de espesor.
40
Sabiendo que se adopta la disposición simple normal, calcular: 20
80
-El paso -El ancho del fleje -El número de chapas necesarias (de 2x1 m).
c’’ 10
c’
c’’’
ciV
2. Corte de chapa
ESFUERZOS DESARROLLADOS EN EL CORTE
Matriz
F= .p.e F: fuerza de corte : resistencia a la cizalladura del material ( r , dureza) p: perímetro de la zona cortada e: espesor de la chapa
2. Corte de chapa
ESFUERZOS DESARROLLADOS EN EL CORTE
2. Corte de chapa
ESFUERZOS DESARROLLADOS EN EL CORTE
Dpunzón=10 mm e=2,8 mm
2. Corte de chapa
FUERZA DE EXTRACCIÓN DEL PUNZÓN Rozamiento
generado por la recuperación elástica de la chapa
Rozamiento adicional por un mal mantenimiento del punzón
% de la fuerza total de punzonado
FEXT=p.e.2,06
Métodos de extracción del punzón
3. Doblado de chapa
TIPOS - Doblado a fondo - Doblado con dado deslizante - Doblado al aire
Material: aceros de herramienta
DESARROLLO DE UNA PIEZA DOBLADA
Cálculo de la línea de desarrollo
Útil
para determinar las dimensiones del material de partida. Forma aproximada
Forma experimental
3. Doblado de chapa
EJERCICIO Calcular la posición x de la línea de desarrollo de una pieza de 3 mm de espesor de acero suave con el 20% de alargamiento, curvada a 90º según figura.
X
- Por el método aproximado (calcular también la longitud de 15
4
3 20
chapa inicial necesaria). - Experimentalmente, sabiendo que dicha pieza fue obtenida
de una tira de 43,29 mm de longitud.
3. Doblado de chapa
RECUPERACIÓN ELÁSTICA DEL MATERIAL DOBLADO
Espesor de la chapa
Radio de doblez
Material
Solución al “sprinback” - Sobre-flexionar la pieza - Doblado por estiramiento - Doblar a temperatura superior
Valores orientativos en ángulo a añadir por el sprinback
3. Doblado de chapa
ESFUERZOS DESARROLLADOS DURANTE EL DOBLADO
Dependen de un alto nº de factores (complicado su cálculo).
Habitualmente se conocen valores orientativos Valores para doblado con lubricación
Doblado en seco: aumentar en un 10%
3. Doblado de chapa
ACCIÓN DEL PISADOR
Debe evitar el despegue de la chapa y la matriz.
Requiere ajuste por pruebas. Fp= 0,4 • F Fp: fuerza del pisador F: fuerza de doblado
RADIO MÍNIMO DE DOBLADO
No debe ser inferior al espesor de la chapa (así se garantiza la uniformidad del espesor).
Su valor debe evitar que se formen grietas en el doblez y garantizar la calidad del producto doblado.
Radios exteriores r 1>=1,2 • r
4. Embutición
Nº DE ETAPAS DE EMBUTICIÓN. CONCEPTO DE REDUCCIÓN
Las operaciones de embutición pueden hacerse en una etapa hasta un límite.
Para reducciones superiores se deben realizar varias etapas.
Reducciones recomendadas:
1ª etapa: 40-45%
2ª etapa: 30%
3ª etapa y sucesivas: 15-20% (limitado por la capacidad de endurecimiento por deformación en frío del material.
VELOCIDAD DE EMBUTICIÓN Influye en el posible desgarro de la chapa, principalmente en el inicio de la deformación.
4. Embutición
EJEMPLO DE CÁLCULO Fórmula experimental para determinar el diámetro del corte de partida. D=100
% de reducciones recomendados: 1ª embutición 2ª embutición resto de embuticiones → →
d
→
45% 25% 15%
h
Se quiere obtener una pieza de diámetro 30mm y 76mm de altura: Tamaño de disco a recortar ¿En cuantas etapas habrá que embutir la pieza indicada? Dar el valor del diámetro de la copa en cada etapa. - Tamaño de disco a recortar: - Reducción en la primera embutición (45%): - Reducción en la segunda embutición (25%): - Reducción en la tercera embutición (15%): - Reducción en la cuarta embutición (15%):
4. Embutición
EMBUTICIÓN POR INVERSIÓN
Consigue un escalonado con relación de diámetros muy grandes.
Obtiene en la primera embutición una profundidad mayor que la normal.
Prepara el material para una embutición posterior de forma no cilíndrica. d1 /d2>>
Principio
Botella para gas carburante
4. Embutición
EMBUTICIÓN DE SIMPLE EFECTO
Punzón-pisador: parte inferior Matriz-expulsor: parte superior
1. La chapa se coloca sobre el pisador. 2. Durante la embutición la corredera desciende y en un primer paso la matriz se cierra con el pisador quedando la chapa fijada entre estos utillajes. 3. En un segundo paso la matriz continúa su movimiento descendente junto con el pisador y la pieza se embute sobre el punzón fijo. 4. Extracción de pieza. Aplicación: Piezas planas
4. Embutición
EMBUTICIÓN DE DOBLE EFECTO
Punzón-pisador: parte superior Matriz-expulsor: parte inferior
1. La chapa se coloca sobre la matriz. 2. En un primer movimiento descendente el pisador se mueve hasta que se cierra con la matriz 3. En un segundo paso el punzón continúa su movimiento descendente y la pieza se embute hasta su forma final. 4. Extracción de pieza. Aplicación: Piezas de embutición profunda
4. Embutición
CÁLCULO DE ESFUERZOS EN EMBUTICIÓN Por la variabilidad geométrica de esta operación se hace complicado establecer reglas generales.
Para el caso de embutición de piezas cilíndricas y de forma general:
