troqueladora

CARRERA INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA TITULO PRENSA-TROQUELADORA ELECTRO-HUDRÁULICA AUTORES Hernández Rubio Julio Antonio Ávila Velásquez Fernando Arambula Téllez Saúl Amador Pérez Edgar Alberto

TELÉFONOS 33332646 36530059 37961339 3312228179

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RESUMEN DEL PROYECTO:

Este proyecto trata de la fabricación de una maquina troqueladora y prensa hidráulica para embutido y troquelado, la cual utilaza como elementos: un sistema eléctrico de control, un sistema hidráulico, un sistema de control electrónico y un sistema de temperatura. Se diseño y construyo la estructura de la maquina la cual debe soportar el trabajo a realizar que será de 80 ton. en la cual se pondrá en marcha los diferentes tipos de sistemas con que contara. En el sistema eléctrico de control por medio del cual controlara las funciones de la maquina y en la cual se quiere que el operador trabaje lo mas seguro posible ocupando las dos manos fuera de la maquina a la hora que esta realice el trabajo, además haciendo funcionar a un motor de 220 volts. El cual proporciona la energía para hacer funcionar el resto de los sistemas, como darle movimiento a la bomba; la en cargada de alimentar al pistón. El sistema hidráulico con el cual se obtendrá la presión necesaria a la que trabajara el pistón para que realice su función y este no pierda fuerza después de cada ciclo de troquelado o de prensado, debido a la energía constante que proporcionara. En el caso del sistema de control electrónico que es el encargado de controlar a los demás sistema y en el cual ara trabajar al PLC y a los contactores que fueron instalados para un mejor funcionamiento de la maquina y seguridad del operador, además contara con un sistema de temperatura el cual será utilizado para el grabado en cuero y madera. ANTECEDENTES:

PRENSA HIDRAULICA En el siglo XVII, XVII, en Francia, Francia, el matemático y filósofo Blaise Pascal comenzó una investigación referente al comportamiento de los fluidos. fluidos. Observó que al empujar un líquido, líquido, la presión que se ejercía era igual en magnitud en todas direcciones. Gracias a este principio se ha logrado producir fuerzas muy grandes utilizando fuerzas relativamente pequeñas. Uno de los aparatos más comunes para alcanzar lo anteriormente mencionado es la prensa hidráulica, la cual está basada en el principio de Pascal. Pascal. Un cambio de presión aplicado a un fluido en reposo dentro de un recipiente se transmite sin alteración a través de todo el fluido. Es igual en todas las direcciones y actúa mediante fuerzas perpendiculares a las paredes que lo contienen”. El principio de Pascal fundamenta el funcionamiento de las genéricamente llamadas máquinas hidráulicas. Las prensas también son clasificadas de acuerdo al tipo de bastidor empleado. Tal clasificación indica algunas de las limitaciones del tamaño y tipo de trabajo que puede realizarse. La siguiente clasificación es acorde al tipo de bastidor: Biela o excéntrico, Vertical, Inclinable, Fondo abierto, Cuerno, Torre. En lo que se refiere a la manera de actuar, las prensas se dividen en 3 grupos principales:

MAQUINA HERRAMIENTA INTRODUCCION Máquina herramienta, máquina estacionaria y motorizada que se utiliza para dar forma o modelar materiales sólidos, especialmente metales. El modelado se consigue eliminando parte del material de la pieza o estampándola con una forma determinada. Son la base de la industria moderna y se utilizan directa o indirectamente para fabricar piezas de máquinas y herramientas. Estas máquinas pueden clasificarse en tres categorías: máquinas desbastadoras convencionales, prensas y máquinas herramientas especiales. Las máquinas desbastadoras convencionales dan forma a la pieza cortando la parte no deseada del material y produciendo virutas. Las prensas utilizan diversos métodos de modelado, como cizallamiento, prensado o estirado. Las máquinas herramientas especiales utilizan la energía luminosa, eléctrica, química o sonora, gases a altas temperaturas y haces de partículas de alta energía para dar forma a materiales especiales y aleaciones utilizadas en la tecnología moderna. HISTORIA Las máquinas herramientas modernas datan de 1775, año en el que el inventor británico John Wilkinson construyó una taladradora horizontal que permitía conseguir superficies cilíndricas interiores. Hacia 1794 Henry Maudslay desarrolló el primer torno mecánico. Más adelante, Joseph Whitworth desarrollo varios instrumentos que permitían una gran precisión. Sus trabajos tuvieron gran relevancia ya que se necesitaban métodos precisos de medida para la fabricación de productos hechos con piezas intercambiables. Las primeras pruebas de fabricación de piezas intercambiables se dieron al mismo tiempo en Europa y en Estados Unidos. Estos experimentos se basaban en el uso de calibres de catalogación, con los que las piezas se podían clasificar en dimensiones prácticamente idénticas. Durante el siglo XIX se alcanzó un grado de precisión relativamente alto en tornos, perfiladoras, cepilladoras, pulidoras, sierras, fresadoras, taladradoras y perforadoras. La utilización de estas máquinas se extendió a todos los países industrializados. Durante los albores del siglo XX aparecieron máquinas herramientas más grandes y de mayor precisión. A partir de 1920 estas máquinas se especializaron y entre 1930 y 1950 se desarrollaron máquinas más potentes y rígidas que aprovechaban los nuevos materiales de corte desarrollados en aquel momento. Estas máquinas especializadas permitían fabricar productos estandarizados con un coste bajo, utilizando mano de obra sin cualificación especial. Sin embargo, carecían de flexibilidad y no se podían emplear para varios productos ni para variaciones en los estándares de fabricación. Para solucionar este problema, los ingenieros se han dedicado durante las últimas décadas a diseñar máquinas herramientas muy versátiles y precisas, controladas por ordenadores o computadoras, que permiten fabricar de forma barata productos con formas complejas. Estas nuevas máquinas se aplican hoy en todos los campos.

1) De simple acción: Tienen únicamente un ariete 2) De doble acción: Tiene 2 arietes deslizando uno exteriormente y otro en el interior. El ariete

exterior es el que constituye generalmente el pisador y es actuado por medio de brazos articulados o de levas excéntricas, de manera que al final de su carrera permanece estacionario y aplicando presión para sujetar la pieza, mientras el ariete interior o punzón sigue su movimiento hacia arriba simultáneamente. Las prensas de doble acción se emplean principalmente para trabajos de embutido profundo.

3) De triple acción: Son muy semejantes en principio a las anteriores, pero tienen un ariete adicional

que trabaja de abajo hacia arriba, cuyo movimiento se sincroniza con el de los 2 arietes anteriores.

La parte superior de un troquel o punzón se sujeta en la mayoría de las prensas a la cara inferior del ariete por medio de tornillos. La parte inferior del troquel o matriz se sujeta también por tornillos ala

mesa de la prensa y se alinea perfectamente con el punzón. Generalmente el dado o troquel es una sola unidad con sus propias guías. Al estudiar el empleo de una prensa para una determinada producción, los factores principales que deben tenerse en cuenta son: a. - Clase de operación por efectuarse, lo cuál fija principalmente el tipo de prensa y su carrera, que debe ser lo más corta posible para evitar desgaste, pero suficientemente amplia para poder manejar libremente el material. b. - Forma y tamaño del artículo que fijan las dimensiones de la mesa, claro, carrera, y si la prensa debe ser de acción sencilla, doble o triple. c. - Material empleado en la fabricación del artículo. Determina la presión necesaria de la prensa, tamaño de la mesa, forma de alimentación y número de pasos. d. - Producción horaria. Determina la potencia de la prensa, su velocidad de trabajo y sistemas de alimentación. e. - Precios límites del producto terminado. Limitan la inversión a realizar y obligan a un estudio técnico económico. f. - Troqueles o dados, su tamaño y construcción. Con este dato se fija la luz de la prensa y su carrera, así como el sistema de alimentación más conveniente.

DESARROLLO

TROQUEL Instrumento o máquina de bordes cortantes para recortar o estampar, por presión, planchas, cartones, cueros, etc. El troquel consiste en: •

Una base de una matriz con mayor resistencia o dureza que las cuchillas o estampa de elaboración de la pieza.

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Las regletas cortadoras o hendedoras. Sus funciones son las siguientes: cortar , bien para perfilar la silueta exterior, bien para fabricar ventanas u orificios interiores hender , para fabricar pliegues perforar , con el fin de crear un precortado que permita un fácil rasgado semicortar , es decir, realizar un corte parcial que no llegue a traspasar la plancha Gomas. Gruesos bloques de goma que se colocan junto a las cuchillas y cuya función es la de separar por presión el recorte sobrante. o

o o o

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Tipos de troqueles 

1. Troquel plano. Su perfil es plano y la base contra la que actúa es metálica. Su movimiento es perpendicular a la plancha consiguiendo así una gran precisión en el corte. 2. Troquel rotativo . El troquel es cilíndrico y la base opuesta está hecha con un material flexible. Al contrario que en el troquelado plano, el movimiento es continúo y el registro de corte es de menor precisión. Ello es debido a que la incidencia de las cuchillas sobre la plancha se realiza de forma oblicua a la misma. Los embalajes fabricados en rotativo son, por tanto, aquéllos que no presentan altas exigencias estructurales tales como las Wrap Around o algunas bandejas. Por su movimiento continuo, el troquelado rotativo consigue mayores productividades en fabricación que el plano. PISTON En los sistemas hidráulicos y neumáticos la energía es transmitida a través de tuberías. Esta energía es función del caudal y presión del aire o aceite que circula en el sistema. El cilindro es el dispositivo mas comúnmente utilizado para conversión de la energía antes mencionada en energía mecánica. La presión del fluido determina la fuerza de empuje de un cilindro, el caudal de ese fluido es quien establece la velocidad de desplazamiento del mismo. La combinación de fuerza y recorrido produce trabajo, y cuando este trabajo es realizado en un determinado tiempo produce potencia. Ocasionalmente a los cilindros se los llama "motores lineales". En la figura 6-1, vemos un corte esquemático de un cilindro típico. Este es denominado de doble efecto por que realiza ambas carreras por la acción del fluido. Las partes de trabajo esenciales son: 1) La camisa cilíndrica encerrada entre dos cabezales, 2) El pistón con sus guarniciones, y 3) El vástago con su buje y guarnición.

PRESION HIDRAULICA

La presión ejercida por un fluido es medida en unidades de presión. Las unidades comúnmente utilizadas son : La libra por pulgada cuadrada = PSI El Kilogramo por centímetro cuadrado = Kg/cm² El Kilogramo fuerza por centímetro cuadrado = Kp/cm² El bar = bar Existiendo la siguiente relación aproximada: Kg /cm² ~ Kp/cm² ~ bar

La presión interna indicada por el manómetro 70Kg/cm² actúa sobre 120 cm² de área de pistón produciendo un empuje de 8400 Kg. Para hallar la superficie del pistón debemos aplicar la formula: ÁREA = PI * R2 Calculo de la Fuerza de Empuje. Las figuras 6-2A y 6-2B son vistas en corte de un pistón y vástago trabajando dentro de la camisa de un cilindro. El fluido actuando sobre la cara anterior o posterior del pistón provoca el desplazamiento de este a largo de la camisa y transmite su movimiento hacia afuera a través del vástago. El desplazamiento hacia adelante y atrás del cilindro se llama "carrera". La carrera de empuje se observa en la , Fig.6-2A y la de tracción o retracción en la Fig. 6-2B. La presión ejercida por el aire comprimido o el fluido hidráulico sobre el pistón se manifiesta sobre cada unidad de superficie del mismo como se ilustra en la figura 6-3.

Si nuestro manómetro indica en Kg./cm2, la regla para hallar la fuerza total de empuje de un determinado cilindro es: "El empuje es igual a la presión manométrica multiplicada por la superficie total del pistón", o: F (Kg.) = P (Kg./cm²) x A (cm²)

Importante: La fuerza de retracción del pistón de la figura 6-2B está dada por la presión multiplicada por el área "neta" del pistón. El área neta es el área total del pistón menos el área del vástago .

Dimensionando un Cilindro. Un cilindro neumático debe ser dimensionado para tener un empuje MAYOR que el requerido para contrarrestar la carga. El monto de sobredimensionamiento, esta gobernado por la velocidad deseada para ese movimiento; cuando mayor es la sobredimensi6n mas rápida va a realizarse la carrera bajo carga. En la figura 6-4 el cilindro neumático soporta una carga con un peso de 450 Kg., su diámetro es de 4", y la presión de línea es de 5,7 Kg./cm2. El cilindro en es tas condiciones ejerce un empuje exactamente igual a 450 Kg., en estas circunstancias el cilindro permanecerá estacionario soportando la carga, pero sin moverla.

Velocidad de un Cilindro. La velocidad de desplazamiento de un cilindro hidráulico es fácil de calcular si se emplea una bomba de desplazamiento positivo. En la figura 6-5 mostramos un ejemplo típico, con un caudal de 40 litros por minuto ingresando al cilindro. El área del pistón es de 78 cm² , para encontrar la velocidad de desplazamiento primero convertiremos los litros en cm³ por minuto es decir: 40 x 1000 = 40.000 cm³/min. Luego dividimos este valor por el área del pistón obteniendo la velocidad:

Durante la elaboración de este proyecto la tecnología de procesos utilizada a sido la empleada en Matrizeria destacando la necesidad de las maquinas-herramientas para su elaboración asi como los distintos cálculos y diseños que hemos realizado asistidos por programas diversos, como a continuación mostramos el funcionamiento hidráulico del proyecto, y en paginas anexas, fotografías de algunos de los procesos empleados y del proyecto.

CONCLUSIONES: •

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En este equipo nos enfrentamos a varios retos en los cuales hubo que realizar mas trabajo mental que trabajo físico como en el diseño y selección del tipo de pistón que la maquina llevaría por el tipo de trabajo que va a desempeñar. Además tuvimos que contactar muchos proveedores de diferentes material lo cual nos ayudo para el desarrollo en el campo de la compras y el desenvolvimiento de nosotros con la gente. Y esta maquina nos obligo a recordar que nunca se pueden dejar de lado los libros puesto que tuvimos que echar mano de todo lo que vimos en el transcurso de la carrera y hasta investigar algo de lo que no vimos. El equipo realiza trabajos que ayudan al operador para mantener un ritmo de trabajo más constante con mejor calidad y sin tanto ruido para el mismo operador. La sociedad se beneficia por una parte por la disminución de ruido y por el mejor y mas efectivo de los trabajos requeridos a dicha maquina para quien así lo requiere.