memoria_matriu de tall

INFORME TCNICO

DISEO MATRIZ DE CORTE

Nombre: Salvador Caadell - Mnica Mart

Profesor: R.Ros - R.Fernndez

Mdulo: 03 Diseo de chapa y estampacin

Unidad Formativa: M3 UF5

Curso: S2G

Fecha: 22/12/2014

TABLA DE CONTENIDOS

Bibliografa y Webgrafa ................................................................................................. I

Definicin de trminos .................................................................................................. II

1 Informe Tcnico ....................................................................................................... 1

1.1 Objeto del informe tcnico .............................................................................. 1

1.1.1 Explicacin del proceso de diseo. .............................................................. 1

1.2 Enunciado y justificacin de prestaciones y parmetros ............................. 2

1.2.1 Datos del material de la pieza a obtener. ..................................................... 2

1.2.2 Esfuerzos totales ......................................................................................... 5

1.2.3 Tolerancia Punzn-Matriz ............................................................................ 7

1.2.4 Elementos de la estampa de corte. .............................................................. 8

1.3 Exposicin de soluciones escogidas ........................................................... 12

1.4 Clculos de comprobacin ............................................................................ 12

1.4.1 Dimensiones mnimas de los elementos (Medidas crticas) ...................... 12

1.4.2 Esfuerzos de pandeo de un punzn .......................................................... 16

1.4.3 Clculo del centro de esfuerzos de corte (analtica y grficamente). ......... 17

1.4.4 Vida til de la placa matriz. ........................................................................ 20

1.4.5 Calculado dimensiones del centrador. ....................................................... 20

1.4.6 Potencia de la prensa a utilizar. ................................................................. 20

I

Bibliografa y Webgrafa

II

Definicin de trminos


INFORME TCNICO

E00 1/20

Autores:Salvador Caadell - Mnica Mart

1 INFORME TCNICO

1.1 Objeto del informe tcnico

1.1.1 Explicacin del proceso de diseo.

1.1.1.1 Objetivos a conseguir. (Justificacin de su Construccin)

En motivo del pedido de R&R, S.L., nace la razn de realizar este proyecto que consiste

en la construccin de una matriz de corte que producir piezas especficas para el

montaje de estantes para el hogar.

1.1.1.2 Descripcin de la pieza a obtener.

La pieza a obtener consiste en una chapa con las siguientes dimensiones:

1.1.1.3 Descripcin del proceso de corte y fases presentes en el mismo.

El proceso de corte se realiza en tres fases:

La primera fase troquela los dos punzones de paso, que determinan el paso y permiten

que la chapa avance hasta el tope. Asimismo tambin se realizan los dos primeros

agujeros correspondientes a la figura T.


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La segunda fase consta del corte en forma de T apaisada, que finaliza el primer perfil

definitivo soltndolo de la banda de chapa. Adems, esta fase troquela dos agujeros que

pertenecen a la figura U. La segunda fase se troquela simultneamente con la primera.

En la tercera y ltima fase conseguimos la figura U en posicin horizontal. La tercera

fase se troquela simultneamente con la segunda y la primera.

1.2 Enunciado y justificacin de prestaciones y parmetros

1.2.1 Datos del material de la pieza a obtener.

1.2.1.1 Tipo material.

Chapa de acero 0,2%C.

1.2.1.2 Sigma trabajo.

38-40 kp/mm2. Los clculos de esfuerzo se realizarn considerando t=40kp/mm2.

1.2.1.3 Espesor de chapa.

El espesor de la chapa es de 0,7mm.

1.2.1.4 Disposicin ptima sobre la banda.

Se han estudiado diversas disposiciones y valorado el aprovechamiento de chapa en

cada caso:


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BPSbanda 100% Sbanda

Spieza

Separacin entre piezas y separacin entre piezas y ancho de fleje.

s = separacin mnima en mm

e = espesor de la chapa en mm

En nuestro caso: s=1.5e=1.50.7=1.05mm; s=1.5e=1.50.7=1.05mm

1 disposicin: Horizontal de la figura T

28.3221.1605.20 mmSbanda %67.551008.322

72.179%

2 disposicin: Vertical de la figura T

255.3171.2105.15 mmSbanda %59.5610055.317

72.179%


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3 disposicin: Horizontal de la figura U

28.3221.1605.20 mmSbanda %15.581008.322

72.187%

4 disposicin: Vertical de la figura U

255.3171.2105.15 mmSbanda %11.5910055.317

72.187%

5 disposicin: Horizontal de las figuras T + U

21.4431.2205.20 mmSbanda %92.821001.443

72.18772.179%


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E00 5/20


6 disposicin: Vertical de las figuras T + U

215.4441.2105.21 mmSbanda %72.8210015.444

72.18772.179%

Evaluados los resultados de aprovechamiento, se escoge la 6 disposicin para la

produccin. A partir de este punto todos los clculos se basan en esta disposicin.

1.2.1.5 Paso de banda.

El paso de banda es de 21,5mm

1.2.1.6 Ancho de banda.

El ancho de banda calculado es de 21,1mm. 19mm+1,05mm+1,05mm=21,1mm

Como este ancho de banda no existe en el mercado, nos adaptamos al mercado

comprando una anchura de 30mm.

1.2.2 Esfuerzos totales

1.2.2.1 Corte (por fase)

peFc t

1 fase: NFc 96.177957.637.040

2 fase: NFc 96.219957.787.040

3 fase: NFc 1316477.040

Fuerza de corte total: FFFtot FcFcFcFc 321

TNFctot 3.59.5295131696.219996.1779


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1.2.2.2 Trabajo realizado en el corte (por fase).

Consideramos que el recorrido durante el cual se aplica la fuerza es el grosor de la chapa.

Entonces:

eFcWc

1 fase: JWc 97.12457.096.1779

2 fase: JWc 97.15397.096.2199

3 fase: JWc 2.9217.01316

Trabajo total realizado en el corte:

FFFtot WcWcWcWc 321

JWctot 14.37072.92197.153997.1245

1.2.2.3 Extraccin (por fase)

FcFext 07.0

1 fase: NFext 6.12496.177907.0

2 fase: NFext 15496.219907.0

3 fase: NFext 12.92131607.0

Fuerza de extraccin total:

FFFtot FextFextFextFext 321

NFexttot 72.37012.921546.124

1.2.2.4 Expulsin (por fase)

FcF 015.0exp

1 fase: NF 7.2696.1779015.0exp

2 fase: NF 3396.2199015.0exp


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3 fase: NF 74.191316015.0exp

Fuerza de extraccin total:

FFFtot FFFF 321 expexpexpexp

NF tot 44.7974.19337.26exp

1.2.2.5 Corte, extraccin, expulsin total.

expFFextFcFTOT

TNFTOT 7.506.574644.7971.3719.5295

1.2.2.6 Fuerza total que la prensa necesita para realizar el corte.

TOTTOTTOTprensa FFF %10

TNFTOTprensa 3.666.632006.57461.006.5746

1.2.3 Tolerancia Punzn-Matriz

1.2.3.1 Clculo del juego / holgura

Juego establecido= 0,05mm

Punzn cilndrico, 2:

La figura que deseamos es interior. Por lo tanto:

El valor del del punzn para hacer el agujero de 2mm, es de 2.

El valor de la matriz para hacer el agujero de 2mm, es de 2+juego 2.05mm.

Las figuras en T, en U y los punzones de paso cortan un perfil exterior, por lo tanto:

Las medidas de la matriz sern iguales a la pieza que deseamos cortar.

Las medidas de los punzones se aumentarn a razn de: medida de la pieza+juego.

1.2.3.2 Valor del ngulo de salida del recorte y criterios de eleccin del mismo.


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El ngulo de salida nos permite al retal (sea pieza til o no) a eliminarse fcil y

rpidamente, evitando que se encalle y dae la matriz o punzones. El ngulo de salida

empieza despus de un tramo perpendicular, que llamamos vida de la matriz. Este

tramo tiene un espesor de 2 a 3 veces el grosor de la chapa a cortar. Un mayor grosor de

la vida de la matriz y un menor ngulo de salida aumentan la durabilidad de esta. El

grosor de nuestra vida es de 1,05mm. El ngulo de salida establecido habitualmente es

de entre 1 y 3, pero en nuestro caso queremos una matriz muy duradera. Por ello, el

ngulo de salida establecido es de 30.

1.2.4 Elementos de la estampa de corte.

1.2.4.1 Funcin de cada uno de ellos.

1- Placa base inferior: es una placa metlica que se encarga de soportar los

esfuerzos del conjunto. Es rgida para absorber gran cantidad de energa. Se fija al

porta-matriz mediante bridas. Permite la salida de los retales. Sus dimensiones son

ms grandes que las placas superiores.

2- Placa matriz: es una placa metlica con los perfiles de las piezas perforadas. Es la

placa de corte que, juntamente con los punzones, se encarga de cortar por

cizalladura la chapa con la forma deseada. Se fabrica con acero templado, para

que sea dura y experimente menor desgaste. Su superficie de corte, por donde se

desliza la chapa, est rectificada.


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3- Placa gua: tiene por objetivo guiar los punzones en su recorrido para cortar la

chapa. Para ello, est perforada con el perfil de los punzones, por donde pasan al

cortar. Adems extraen la chapa fuertemente abrazada a los punzones despus

del corte.

4- Placa porta punzones: sujeta los punzones en su disposicin para que no se

muevan durante el proceso de corte. Evitan que los punzones se tuerzan o se

desven.

5- Placa sufridera: absorbe los impactos de los punzones mientras trabajan, para que

los esfuerzos no los claven en la placa base superior y la desgasten. Tienen un

tratamiento de temple y revenido.


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6- Placa base superior: es una placa metlica que se encarga de soportar los

esfuerzos del conjunto. Es rgida para absorber gran cantidad de energa. En ella

se rosca el vstago que transmite los esfuerzos.

7- Punzones de paso: son cuchillas de perfil rectangular que se disponen

longitudinalmente respecto el avance de la chapa. La longitud del corte que

producen es igual a la distancia que debe avanzar la chapa entre cada golpe de

matriz. De esta manera, los bordes laterales de la chapa se cortan a tiras

longitudinales, y en cuanto la chapa avanza, el final del espacio cortado hace tope

mecnico, situando la chapa en la posicin adecuada para que sus diversas fases

coincidan.


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8- Punzones de figura: son cuchillas con el perfil de las piezas de chapa que

deseamos obtener. A partir de un solo punzn, o con diversos, se corta la chapa

con la forma deseada.

9- Vstago: es un elemento normalizado que une la parte mvil de la prensa con la

placa base superior. Se encarga de transmitir el esfuerzo de corte de la prensa al

conjunto de la matriz. Se rosca a la placa base superior centrando su eje con el

centro de esfuerzos de los punzones. Las dimensiones del vstago escogido se

basan en la norma DIN 9859.

10- Pernos: se usan habitualmente tornillos Allen DIN 912. Se roscan y mantienen los

conjuntos de placas superiores e inferiores como dos conjuntos que trabajan por

separado, pero unidos, rgidos y fieles.

11- Pasadores: se usan pasadores normalizados para centrar las placas. Es muy

importante que todos los elementos estn perfectamente alineados.

1.2.4.2 Material empleado y tratamiento trmico.

1- Placa base inferior: 1.1730

2- Placa matriz: 1.2380 Templado y revenido

3- Placa gua: 1.1730

4- Placa porta punzones: 1.1730

5- Placa sufridera: 1.2311 Templado y revenido

6- Placa base superior: 1.1730


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7- Punzones: 1.2380 Templado y revenido

8- Pletinas punzones: 1.2311 Templado y revenido

9- Vstago:

10- Pernos:

11- Pasadores:

1.3 Exposicin de soluciones escogidas

1.4 Clculos de comprobacin

1.4.1 Dimensiones mnimas de los elementos (Medidas crticas)

1.4.1.1 Clculo de los tornillos que sujetan la placa matriz.

Factores que habr que tener en cuenta:

La fuerza (F) que tendr que soportar equivale a la fuerza de corte de la matriz y la de

expulsin, que son las dos fuerzas ejercidas cuando la prensa baje. De modo que

tenemos que fijar las placas para que no suban debido a las fuerzas de reaccin.

Tenemos que tener en cuenta tambin la cantidad de tornillos que ponemos.

La resistencia (Rc) de los tornillos. Esta depender de la cualidad del material, y por lo

tanto, de los esfuerzos mximos que puede soportar la seccin. Sabemos que la calidad

de un tornillo la determinan dos nmeros separados por un punto. La calidad de los

tornillos que hemos empleado es de 8.8. Sabiendo que el primer nmero multiplicado por

10 obtendremos la tensin mxima y si multiplicamos el primero por el segundo

obtendremos la tensin admisible, que es la que usaremos para calcular la seccin.

Conocidos estos valores, y con la siguiente frmula, calcularemos la superficie (S) que

debe tener el tornillo de fijacin de las placas superiores e inferiores:

c

extc

R

olscFFF

Rc

FS

arg4/)( exp

2

244.22

/64

arg4/)72.37044,799,5295(mm

mmkg

olscNNNS

Nuestro perno ha de tener una seccin de 22.44mm2.


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De la siguiente frmula extraeremos el radio para saber el mtrico:

2rS ; mmmmS

r 67.244.22 2

El mtrico mnimo es de 5.34. En nuestro caso hemos escogido de M6. As pues, hemos

sobre dimensionado.

1.4.1.2 Clculo de los tornillos para el fin de punzones.

Calculamos los tornillos de la pieza en forma de T por ser la ms desfavorable.

La calidad de los tornillos es de 8.8.

Calculamos la Fuerza de extraccin de la pieza.

peFc t NFc 1848667.040

FcFext 07.0 NFext 36.129184807.0

En este caso slo consideramos la Fuerza de extraccin.

Calcularemos la superficie (S) que debe tener el tornillo de fijacin de la pletina y el

punzn.

2

267.0

/64

arg3/36.129arg3/mm

mmkg

olscN

R

olscF

Rc

FS

c

ext

Extraemos el radio para saber el mtrico.

2rS ; mmmmS

r 46.067.0 2

El mtrico mnimo es de 0.92. En nuestro caso hemos escogido de M3. As pues, hemos

sobre dimensionado.

1.4.1.3 Dimensiones mnimas de la placa sufridera.

Las dimensiones de longitud y anchura de las placas que forman el conjunto matriz se

establecen en funcin de la disposicin de las fases y sus cortes, dejando siempre un

margen. El espesor es el factor que debemos calcular en cada placa.


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En el caso de la placa sufridera, no se usa ningn clculo para establecer su grosor. La

experiencia de aos de matricera ha establecido una norma. Las placas sufrideras

trabajan correctamente con espesores de entre 4 y 8mm. En nuestro caso establecemos

el grosor en 6mm.

1.4.1.4 Dimensiones mnimas de la placa base.

Placa base superior: su espesor debe ser generoso, y es el mayor de todas las placas del

conjunto superior, ya que su funcin es absorber los esfuerzos de cada golpe.

Normalmente se establece un espesor de entre 20 y 40mm. Su espesor mnimo nos viene

condicionado por la longitud de la rosca del vstago. En nuestro caso establecemos un

grosor de 25mm.

Placa base inferior: es la nica placa cuyas dimensiones de longitud y anchura son

mayores que las dems. Se establece as porque debe soportar los esfuerzos de corte y

para que el conjunto inferior se asiente mejor. Tambin por este motivo su espesor debe

ser superior. El tamao de nuestra placa base inferior es de 120mm de longitud, 108mm

de anchura y un grosor de 12mm.

1.4.1.5 Dimensiones mnimas de la placa matriz.

Sus dimensiones de anchura y longitud condicionan las dems placas. Ese tamao se

adapta a la forma y disposicin de las fases de corte. Una vez tenemos la disposicin de

banda, para calcular el tamao exterior de la matriz calculamos:

Distancia mnima entre aristas (al borde de la placa o entre aristas de placa matriz):

Dnde a=espesor mnimo de la placa matriz.

Su grosor va en funcin del voladizo o de la zona de apoyo de la placa. Cuanto mayor

voladizo, mayor grosor ya que debe soportar la flexin. En nuestro caso, la matriz se

apoya en su totalidad encima de la placa base inferior.

Grosor mnimo para la matriz totalmente apoyada:

Donde Fc=fuerza de corte, Fe=fuerza extraccin y Fexp=fuerza

expulsin.

Clculos:

am 5,1

3 exp6,0 FFeFca


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mmNNNa 74,1044.7972.3709.52956,0 3

mmmmm 12,1674,105,1

El espesor establecido en nuestra placa matriz es de 10mm. Por lo tanto deberemos

aumentarlo. Sus dimensiones son: longitud de 98mm y anchura de 80mm

1.4.1.6 Dimensiones de la placa gua / "pisadores" / extractora.

Las dimensiones de anchura y longitud de la placa gua son iguales a las de la matriz. En

cambio, para calcular su espesor usamos la formula de euler (para empotramientos de

elementos):

Donde h=altura punzn. (Usamos para el clculo la altura de los punzones

de paso, los ms altos)

mmmmm 14354,0

Nuestra placa portapunzones hace 10mm de grosor. Habr que corregir ese defecto.

Adems calcularemos la anchura de la gua de la chapa, es decir la ranura que recibe la

chapa al entrar en la matriz.

Tamao mnimo de la gua de la chapa:

Donde A=profundidad ranura, B=anchura de banda, e= espesor de chapa

mmmmmmA 4,31)7.0(230

1.4.1.7 Dimensiones los punzones

Basamos los clculos en el punzn ms desfavorable que es el punzn cilndrico de

2mm.

Se suele decir con mucha frecuencia que, en casos extremos, el dimetro del agujero

puede ser igual al espesor de la chapa. En general, esto suele ser cierto. Sin embargo, no

se debe olvidar que tambin influye la resistencia especfica de corte de material (). Por

esta razn se establecen las siguientes frmulas:

hH 4,0

eBA 2


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Dimetro mnimo admisible, en mm en agujeros redondos:

335

edmn

e = espesor de la chapa en mm

= resistencia del material a la cizalladura en kgf/mm2

mmdmn 73.035

407.0 3

Nuestro punzn de dimetro 2 supera el dimetro mnimo admisible que es 0.73mm.

1.4.1.8 Separacin mnima de la pieza al borde de la placa.

1.4.2 Esfuerzos de pandeo de un punzn

1.4.2.1 Teora y frmula del pandeo (Analticamente)

1.4.2.2 Esfuerzo al pandeo (Grficamente)


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E00

Autores:

Se desea perforar una chapa de acero 0,2 %C, de un valor =

de 0,7 mm con un punzn de dimetro

En este caso, la longitud mxima es

tanto debemos acortar la longitud

1.4.3 Clculo del centro de esfuerzos de corte (analtica y grficamente).

Para empezar los clculos necesitamos establecer la ubicacin del origen de

coordenadas. Por ello lo situamos donde muestra

simtricas solo haremos los

0F

1 fase:

mmFfig 512)5.214(1

TE


Se desea perforar una chapa de acero 0,2 %C, de un valor = 40

mm con un punzn de dimetro 2 mm.

mxima es de 28 mm. Nuestros punzones son 3

longitud.

Clculo del centro de esfuerzos de corte (analtica y grficamente).


coordenadas. Por ello lo situamos donde muestran las figuras. Dado que las piezas son

solo haremos los clculos en el eje de las X.

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40 kgf/mm2 y un espesor

. Nuestros punzones son 33+2mm. Por lo

Clculo del centro de esfuerzos de corte (analtica y grficamente).


Dado que las piezas son


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)()( 221111 xlxlxF figfig

mmx fig 06.95.25

)75.105.21()04(1

mmFfig 57.122)12(2

2

mmx fig 32

)()( 221111 figfigfigfigFF xFxFxF

)357.12()06.951(57.63 1 Fx

mmx F 86.757.63

)357.12()06.951(1

2 fase:

mmFfig 6665898561963

)()()()()()()()()( 99887766554433221133 xlxlxlxlxlxlxlxlxlxF figfig

)36()65()108()149()108()65()36()019()36(33 figfig xF

mmx fig 78.566

)36()65()108()149()108()65()36()019()36(3

mmFfig 57.122)12(2

4

mmx fig 174

)()( 443322 figfigfigfigFF xFxFxF

)1757.12()78.566(57.78 2 Fx

mmx F 56.757.78

)1757.12()78.566(2


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3 fase:

mmFfig 471419145

)()()( 33221133 xlxlxlxxF FF

)714()1419()714(473 Fx

mmx F 83.947

)714()1419()714(3

Resultante centro de esfuerzos

mmFR 14.1894757.7857.63

)()()( 332211 FFFFFFRR xFxFxFXF

)33.7347()57.4657.78()36.2557.63(14.189 Rx

mmxF 09.4614.189

)33.7347()57.4657.78()36.2557.63(2


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1.4.4 Vida til de la placa matriz.

1.4.5 Calculado dimensiones del centrador.

1.4.6 Potencia de la prensa a utilizar.

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