2 descripcion y analisis de matrices

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Texto completo

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DE MATRICES

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1. INTRODUCCIÓN A LAS MATRICES

2. BASE INFERIOR

3. BASES SUPERIOR

4. SUFRIDERAS O PLACAS DE CHOQUE

5. REGLAS GUÍAS DE BANDA

6. PLACA PORTA PUNZONES

7. PLACA PISADOR O PRENSA CHAPAS

8. PLACA PORTA MATRICES

9. PUNZONES

10. PILOTOS CENTRADORES

11. ELEMENTOS DE GUIADO

12. REGLAS SUPLEMENTO

13. SUJECCIÓN Y POSICIONAMIENTO

14. PERNOS DE TRANSPORTE

15. SISTEMAS DE AMARRE

16. LIMITADORES

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INTRODUCCIÓN

1. INTRODUCCIÓN

Todos los elementos constructivos que forman la matriz cumplen con una misión especí-fica dentro del conjunto general del trabajo que debe realizar y para el que ha sido dise-ñada.

Los materiales empleados para fabricar dichas piezas, así como los tratamientos térmi-cos y acabados son aspectos muy importantes a tener en cuenta que deben tratarse con atención si de verdad queremos obtener los mejores rendimientos a lo largo de la vida del utillaje. También hay que dedicar una atención especial a los distintos elementos normalizados que con más frecuencia se utilizan en la construcción de las matrices. El objetivo marcado para este

tema-rio, está destinado a conocer algunos de los componentes mas importantes que forman las matrices, asi como las condiciones de trabajo a que se ven sometidos y por supuesto como ha de ser su construcción.

En primer lugar trataremos de aque-llos componentes que de una u otra for-ma estan presentes en casi todas las matrices, independientemente de su tamaño, por ejemplo:

Bases o armazones, Placa matriz, Placa porta punzones, Placa prensa chapas, Punzo-nes, Cuchillas, Reglas guia, Sufrideras, etc. Asímismo, también analizaremos los distin-tos tipos de materiales con que se construyen y los tratamiendistin-tos térmicos mas apropia-dos.

También se indicarán los requisitos mas importantes de construcción que deben cumplir, asi como las tolerancias de ajuste y acabado que deben reunir. Todo ello, aplicado de forma adecuada permitirá construir unas matrices de calidad al mismo tiempo para que den un rendimiento adecuado.

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GENERALIDADES

Existen una serie de componentes de la matriz que ocupan un lugar destacado en su buen funcionamiento. Estos componentes, por sus características mecánicas o de funcionalidad deben estar cuidadosamente diseñados si queremos que cumplan los ob-jetivos de producciir piezas sin ningún defecto.

Con el fin de que el alumno sepa identificar las denominaciones de cada uno de esos componentes haremos una exposición detallada de cada uno de ellos describiendo to-das sus características mas importantes.

También existe otro grupo de componentes a los que pondremos especial puestos que podemos disponer de ellos en cualquier momento y que son los elementos normaliza-dos. Estos elementos los podemos encontrar en catálogos y siempre los tendremos a nuestra disposición para cumplimentar y mejorar el diseño y construcción de la matriz. Los objetivos prioritarios de todos los componentes de la matriz son tres:

1º Hacer que su funcionamiento sea correcto 2º Que la durabilidad sea adecuada

3º Que las piezas fabricadas sean de calidad

Para que se cumplan hay que cumplir con: a) Buen diseño de la matriz

b) Buena construcción

c) Buenos materiales de construcción d) Buenos tratamientos térmicos

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INTRODUCCIÓN

PROCESO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MATRICES

Dentro de la industria de la matricería, el desarrollo técnico y tecnológico de los últimos tiempos ha hecho que las máquinas utilizadas en este campo permitan trabajar a gran-des velocidagran-des que hace solo unos pocos años eran impensables.

Esto hace que hoy en día, la programación de máquinas herramienta por medio de C.N.C., CAD-CAM es una cosa totalmente necesa-ria y habitual si realmente queremos ser com-petitivos en un mercado cada vez más abierto y globalizado.

En esta guía práctica de ayuda al mecaniza-do, se puede encontrar un buen número de los componentes de las matrices, así como el pro-ceso de su construcción, las toleráncias y los acabados mas adecuados a cada pieza. No obstante, habrá que tener en cuenta que cada matriz y sus componentes deberán ser trata-dos de forma individual en función de las ca-racterísticas que deban reunir.

Orden en el proceso de construcción: 1. Recepción de materias primas 2. Desbaste de materiales 3. Mecanizados convencionales 4. Mecanizado C.N.C. 5. Tratamientos térmicos 6. Rectificados 7. Ajustes 8. Montaje 9. Pruebas 10. Homologación

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Plano Pieza

Método Plan

Anteproyecto

Proyecto Lista Materiales

Mater. Primas Proveedores Despiece Programas CAM Trat. térmicos Rectificados Ajustes Montajes Homologación Pruebas Pulidos Erosiones Mecanizados PROCESO DE CONSTRUCCIÓN

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INTRODUCCIÓN

CONSTRUCCIÓN DE MATRICES

En muchas ocasiones, cuando hay que fabricar piezas con matriz, hay que pensar en varias operaciones de conformado si queremos obtener las piezas solicitadas. En cada una de estas operaciones habrá que realizar alguna transformación que nos lleve a la fabricación final de la pieza.

No es extraño pues, que en ocasiones se necesiten varios utiles distintos para poder fabricar una pieza, siempre, teniendo en cuenta su geometría o tamaño. Dentro del sec-tor de automoción existen una amplia gama de piezas de chapa, que por su gran tama-ño necesitan ser fabricadas con la ayuda de varias matrices. En estos casos se ven implicadas una serie de tareas, que tienen como objetivo final ir transformando la pieza hasta dejarla totalmente acabada.

Habitualmente, las matrices estan for-madas por un gran número de elemen-tos que requieren ser construidos y me-canizados con unos materiales y herra-mientas adecuadas a su función. No obstante tambien se da el caso que es-tos materiales o herramientas no sean los más adecuados para otros trabajos de similares características. Por todo ello conviene saber, que cada matriz o componente de la misma debe ser es-tudiado y tratado de forma independien-te sin independien-tener en cuenta casos similares.

Una parte sustancial de los costes de la matriz (aprox. un 60%) están relacionados con el mecanizado de sus componentes, hay que tener presente, que la mayoría de sus piezas estan sometidas a largos y costosos procesos de mecanizado que implican muchas horas de trabajo.

Los materiales de construcción han de reunir las siguientes propiedades: 1. Dureza superficial (para resistir el desgaste y la adherencia de partículas) 2. Alto contenido de carburos (para resistir el desgaste por abrasión)

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2- ARMAZÓN O BASE INFERIOR Misión

El armazón o base inferior de la matriz es el elemento sobre el cual van montados todos los demás componentes, y a su vez, descansa sobre la bancada de la prensa durante la fase de trabajo. Para el resto del troquel, la base y los elementos que lleva montados hacen las funciones de apoyo puesto que «recibirán» toda la fuerza de transformación que la prensa aplique sobre ella.

Sobre la base inferior se montan las columnas guía que sirven como referencia de centraje entre la parte superior e inferior, (parte móvil / parte fija). Asímismo, dicha base tiene la misión de absorber y neutralizar todas las fuerzas que inciden sobre su superficie duran-te la transformación.

El armazón lleva montados sobre su superficíe los siguientes elementos: a) Placa porta matrices

b) Matrices o segmentos de cortar, doblar o embutir c) Reglas guias de banda

d) Placa Sufridera Inferior e) Topes de avance

f) Columnas guía

g) Limitadores de picada h) Pernos de transporte ...

La base inferior igual que la superior, han de ir fuertemente fijadas a la prensa utilizando tornillos o bridas, ambas placas han de quedar alineadas y centradas entre sí por medio de las columnas de centraje.

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BASES SUPERIOR E INFERIOR

Mecanizado de la Base Inferior

Como en la mayoría de casos, el mecanizado del armazón o base inferior se realiza partiendo de fundición o material en bruto que posteriormente se mecaniza hasta dejarlo a las medidas indicadas en el plano.

En otros muchos casos también se puede optar por la compra de armazones normaliza-dos que se adapten a nuestras necesidades. En éste caso, el suministro se realiza como una sola unidad en la que estan incluidas la base superior e inferior.

Proceso de mecanizado:

1. Corte de material con excedente de aprox. 5mm. 2. Mecanizado y limpieza de caras

3. Mecanizado de agujeros y figuras 4. Roscado y mandrinado de agujeros 5. Montaje de componentes

Dimensiones

En general, el dimensionado de la base inferior conviene que sea bastante generoso, puesto que ha de resistir fuertes impactos y estará sometida a esfuerzos de todo tipo. Los valores principales que ha de tener son los siguientes:

1. Medidas adecuadas para su fijación en la prensa

2. Espacio suficiente para acceder a todos los elementos que lleve montados 3. Espesor adecuado al esfuerzo que deba soportar

4. Paralelismo de 0.005 mm. entre sus dos caras

5. Planitud de 0.005 mm. x 100mm. en toda la superficie de trabajo 6. Perpendicularidad de 0.003 mm. entre las columnas y la base 7. Rectificado de las caras de trabajo

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Materiales de construcción

Cuando se trata de matrices de pequeñas y medianas dimensiones podemos emplear Acero suave de construcción o Armazones normalizados de funcición. Para matrices de tamaño grande siempre es mas barato y práctico utilizar fundición.

Los materiales mas utilizados son los siguientes: a) F111 : Para matrices de pequeño tamaño b) F112: Para matrices de mediano tamaño c) Fundición : Para matrices de gran tamaño

Fijación en prensa

El amarre de la base a la prensa generalmente se realiza con 4 o mas tornillos y bridas que deben dejarla inmobilizada sin permitir ningún movimiento o desplazamiento. La fijación de la placa a la matriz a la base se hace por medio de tornillos y pasadores que pueden ir orientados de arriba a bajo o al rebés. Esta última alternativa es mas propia de matrices pequeñas que de grandes, aunque ambas han de ser aplicadas en función de una serie de valoraciones tales como; tamaño de las placas y de la propia matriz, facilidad de acceso a los elementos, espesor de las reglas guía, etc.

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BASES SUPERIOR E INFERIOR

3. ARMAZÓN O BASE SUPERIOR Misión

El Armazón o base superior tiene la misión de aglutinar en su superficie todas la placas y elementos que sujetan y montan los punzones que lleva la matriz, además la base supe-rior, va sujeta al carro superior de la prensa que la inmoviliza y fija durante todo el proceso de trabajo.

La base superior recibe directamente todo el movimiento de la prensa para que esta lo transmita a los punzones y estos transformen la chapa.

La base superior y la inferior son las que aglutinan todos los elementos de la matriz y ambas van guiadas por las columnas guía y los casquillos correspondientes.

Algunos de los componentes que aloja la base superior son: a) Placa porta punzones

b) Punzones de cortar, doblar, embutir, centradores, ... c) Placa Sufridera o placa de choque

d) Casquillos guia o columnas e) Placa pisador

f) Columnas guia auxiliares g) Resortes, etc.

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Forma y dimensiones

En general, las medidas exteriores de la base superior acostumbran a ser las mismas de la base inferior. En útiles de pequeño y mediano tamaño casi siempre se tiende a normalizar sus medidas con la finalidad de facilitar su construcción.

En algunas empresas, ellos mis-mos se construyen los armazo-nes partiendo de unas medidas normalizadas, posteriormente los almacenan y disponen de ellos cuando lo cosideren necesario. En lo que respecta al espesor de la base, podemos decir que ha de ser debidamente generosa (igual que la inferior) para que ambas pueda soportar todas las fuerzas que han de absorver. Dimensionado general:

1. Medidas externas adecuadas para su fijación en la prensa 2. Espacio suficiente para acceder a todos los elementos 3. Espesor suficiente para soportar todos los esfuerzos 4. Paralelismo de 0.005 mm. entre las caras de apoyo

5. Planitud de 0.005 mm. x 100mm. en toda la superficie de trabajo

6. Perpendicularidad de 0.003 mm. entre los casquillos guia y la cara de apoyo 7. Rectificado de las caras de trabajo

MATERIALES

En matrices de pequeño o mediano tamaño el material mas empleado es el Acero F111 o F112. En el caso de matrices grandes se hacen de fundición especial con aleaciones de C 3%, Si 2% y Mg 0,75% con pequeños porcentajes de S y P. La dureza superficial Brinell esta en torno a 240 HBr y la resisténcia a la tracción es de unos 80 kg.mm2. Los materiales mas utilizados son:

a) Acero F111: Para matrices de pequeño tamaño b) Acero F112: Para matrices de mediano tamaño c) Fundición: Para matrices de gran tamaño

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BASES SUPERIOR E INFERIOR

Mecanizado

Como en la mayoría de casos, el mecanizado del armazón o base su-perior se realiza partiendo de mate-rial en bruto (fundición o acero) con un excedente de 5 mm. aprox. en todas sus caras.

En otros muchos casos también se puede recurrir a la compra de arma-zones normalizados de fundición o acero que se adapten a las medidas de nuestras necesidades. En éste último caso, el suministro se realiza como una sola unidad con las colum-nas y casquillos guia ya montados. Proceso de mecanicado:

1. Limpieza y escuadrado de caras 2. Punteado y taladrado de agujeros 3. Mandrinado de agujeros

4. Mecanizado de formas o rebajes 5. Rectificado de caras

6. Montaje de componentes Fijación

La fijación de la base al porta punzones siempre va uni-da por medio de tornillos y pasadores. En el caso de matrices de pequeño tamaño la orientación de los tor-nillos acostumbra a ser de arriba a bajo (dibujo de la derecha) y en el caso de matrices grandes se hace en sentido contrario ( dibujo inferior).

Este cambio de sentido tiene su razón de ser en el he-cho de facilitar el montaje y desmontaje de los punzo-nes sin necesidad de voltear la matriz.

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4. SUFRIDERA INFERIOR O PLACA DE CHOQUE

Generalidades

La función básica de la placa de choque o sufridera consiste en absorver sobre su super-ficie los sucesivos impactos que recibe de los elementos que golpean sobre ella. Estos impactos se producen cada vez que los punzones cortan o doblan la chapa.

Cuando el punzón impacta contra la chapa, la resistencia que opone el material es trans-mitida a la superfície de la placa sobre la que se apoya.

Un requisito imprescindible de todas las placas sufrideras es que tengan una superficie generosamente mayor que los punzones o casquillos sobre los que descansan. En el caso de sufrideras de muy pequeño tamaño, los punzones o casquillos se clavaran sobre estas y a su vez sobre las bases.

Este fenómeno se puede agudizar siempre que tengamos punzones o casquillos de ca-beza pequeña y estos esten sometidos a fuertes impactos por razones de corte, doblado u otras transformaciones.

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SUFRIDERAS O PLACAS DE CHOQUE

Mecanizado

Aparte de las necesarias tolerancias dimensionales, tanto de longigud como de anchura o espesor, se debe poner especial atención en conseguir un máximo paralelismo entre las dos caras de trabajo para evitar que se produzca una falta de asiento de los elemen-tos que se apoyan sobre la sufridera. Como en la mayoría de casos, el mecanizado de las placas sufrideras se realiza partiendo de material en bruto el cual llega con un exce-dente de unos 5 mm. aproximadamente.

El proceso de mecanizado es como sigue: 1. Limpieza y escuadrado de caras 2. Punteado y taladrado de agujeros 3. Mecanizados de figuras

4. Templado y revenido

5. Rectificado de las caras de apoyo Forma y dimensiones

Las formas y dimensiones exteriores de las placas sufrideras dependerán del tamaño de los segmentos o casquillos que descansen sobre ella, en casi todos los casos se dimensionan del mismo tamaño que la placa porta matrices. Los espesores por contra, pueden ir de 8 a 18mm. dependiendo del tamaño de la matriz y de los esfuerzos que deban soportar.

También deberemos tener en cuenta, que la placa sufridera puede y debe ser segmentada en pe-queñas partes, siem-pre que su tamaño pueda representar di-ficultades de mecani-zado o deformaciones

elevadas en el tratamiento térmico.

El dibujo superior izquierda nos muestra una sufridera de pequeño tamaño adaptada a un punzón que ocupa un pequeño espácio.

El dibujo superior derecha nos muestra otra sufridera de características similares, pero esta vez adaptada a dos punzones de pequeño tamaño.

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Tolerancias de acabado

a) Paralelismo entre caras de apoyo ≤≤≤≤≤ 0.005mm.

b) Planitud de las caras de trabajo ≤≤≤≤≤ 0.005mm. x 100mm.

c) Medidas exteriores mayores que las de los casquillos o postizos d) Espesor entre 8 y 18 mm.

e) Rectificado de las caras de apoyo

Materiales

Para la construcción de las placas de choque emplearemos materiales que admitan el temple y que conserven asimismo tenacidad y cohesión en el núcleo. Un material ade-cuado y muy empleado es el acero al carbono del tipo F522 y el F114 debidamente templados a una dureza de HRc. 54-58.

Algunos matriceros optan por la elección de un acero indeformable de 100 a 120 kg.mm2.para evitar el tratamiento térmico y el rectificado posterior de la placa.

Los materiales y tratamientos son:

a) F-114 (Bonificado): Para tamaños grandes

b) F-522 (Temp. y Revenido HRc.56- 58): Para tamaños pequeños c) F-524 (Temp. y Revenido HRc.56- 58): Para tamaños medianos.

Considerando que las sufrideras del tipo a son de tamaño grande, es aconsejable que el tratamiento térmico a baja dureza, se realice antes del mecanizado para evitar las defor-maciones posteriores al temple y el necesario rectificado.

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SUFRIDERAS O PLACAS DE CHOQUE

SUFRIDERA O PLACA DE CHOQUE SUPERIOR

Generalidades

La función básica de la placa sufridera superior consiste en absorber sobre su superficie los sucesivos impactos de los punzones cada vez que estos impactan sobre su superfi-cie.

Al impactar el punzón contra la chapa la resisténcia que opone esta al ser cortada o doblada es transmitida a la cabeza del punzón y ésta a la placa mas próxima.

El requisito imprescindible en todas las placas sufrideras es que estas estén construidas con un material lo mas tenaz posible o bien que esten templadas para resistir los impac-tos mencionados.

Es fácil imaginar que si se eliminan las placas sufrideras, las cabezas de los punzones se clavarán sobre las bases y en consecuéncia el deterioro de la matriz será irreversible.

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Mecanizado

El mecanizado de las placas sufrideras se realiza partiendo de material en bruto el cual lleva un excedente de unos 5 mm. aprox. para limpiar posteriormente.

El mecanizado se realiza de la siguiente forma: 1. Limpieza y escuadrado de caras

2. Punteado y taladrado de agujeros 3. Mecanizado de posibles figuras 4. Templado y revenido

5. Rectificado de caras

Acabados

Las características de acabado son:

a) Paralelismo de ≤≤≤≤≤ 0.005mm. entre caras

b) Planitud de ≤≤≤≤≤ 0.005mm. x 100mm. de sus caras c) Medidas exteriores generosas

d) Espesor entre 8 y 18 mm.

e) Rectificado de las caras de apoyo.

Materiales

Los materiales y tratamientos más apropiados son: a) F-114 (Bonificado): Para tamaños grandes

b) F-522 (Temp. y Revenido HRc.56- 58): Para tamaños pequeños c) F-524 (Temp. y Revenido HRc.56- 58): Para tamaños medianos

Considerando que las sufrideras de gran tamaño puedan deformarse, es aconsejable que el tratamiento térmico a baja dureza se realice antes de su mecanización con el fin de evitar las deformaciones posteriores del temple y el necesario rectificado posterior.

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REGLAS GUÍAS DE BANDA

5. REGLAS GUÍAS DE BANDA

Las reglas guías de banda son uno de los componentes más característicos de las matri-ces progresivas. Se construyen con el fin de guiar longitudinal y transversalmente la tira de chapa en su desplazamiento por el interior de la matriz.

Sus características de acabado no acostumbran a ser de gran dificultad, si bien la sepa-ración entre las dos reglas una vez montadas deberan permitir el avance de la banda , para lo cual, dicha separación siempre será superior a la anchura en (+0.5mm. aprox.). Esta holgura o toleráncia se deja con el fin de que la banda no quede frenada en su interior debido a posibles curvaturas, rebabas u otras deficiencias que pueda tener.

En general la tolerancia que a la que nos referíamos anteriormente acostumbra a dejarse entre 0.5 y 1mm. dependiendo de las características de la matriz, del tipo de material, de su anchura, de su espesor, etc.

El tratamiento térmico más adecuado (templado y revenido o nitrurado) es aquel que impide un desgaste prematuro de sus paredes que pueda dificultar en buen deslizamien-to de la banda por su interior.

En reglas de pequeño y mediano tamaño es suficiente con hacer un tratamiento térmico de Templado y Revenido en toda la pieza, sin embargo, en reglas de mayor tamaño se puede realizar un tratamiento termoquímico (bonificado, sulfinizado o nitrurado) que en-durece la superficie exterior de la pieza sin perder su ductilidad o tenacidad en el núcleo.

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Forma y dimensiones de las reglas

En lo que hace referéncia a las reglas guía podemos disponer de una gran variedad de formas y dimensiones dependiendo de sus tamaños y de las características de la matriz. En los ejemplos que vemos a continuación estan descritas algunas de ellas así como sus características de construcción.

Reglas fijas tipo A Se utilizan en todo tipo de matrices sean del tipo de puente o bien con pisador, sean del tipo manual o bien progresivas. En definitiva, su característi-ca mas signifi-cativa es su facil construc-ción y el hecho de que se han hecho unos

pequeños rebajes en sus caras interiores, (dibujo superior) que hacen reducir el roce del material al deslizarse por su interior.

Estos rebajes se hacen para reducir el rozamiento de la banda con las reglas, y que en ningún caso puedan frenar su avance por su interior. Pero en ningún caso, estos mismos rebajes deben empeorar el centraje o el guiado de la banda.

Reglas fijas tipo B

Estas reglas son muy utilizadas en matrices abiertas con pisador, donde ellas mismas nos forman la calle para el paso de la banda y nos dan la altura para su paso.

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REGLAS GUÍAS DE BANDA

(viene de la página anterior)

La longitud de las reglas del tipo B, son por lo general mayor que la placa matriz y casi siempre se hace una de ellas es mayor que la compañera. De esta manera ayudamos a la introducción de la banda y su posicionamiento en la matriz.

La anchura de estas reglas (dibujo superior) suelen estar en torno a 30 ó 40 mm., aun-que como norma general, se adaptan a la anchura aun-que aun-queda libre entre la medida de la placa matriz y el ancho de banda.

El espesor siempre es mucho más importante que la anchura pues nos obliga a conside-rarlo en función del espesor de banda y de la altura de la transformación. En principio, el espesor no conviene que sea muy elevado pues corremos el riesgo de que pueda defor-marse en el tratamiento térmico y con ello tener que rectificarlo hasta dejarlo plano. Por contra, tampoco nos interesa que sea muy delgado pues existe el riesgo de que la banda no circule con facilidad por su interior y pueda entorpecer su avance.

En definitiva, el espesor de las reglas, deberá ser asignado en función de las necesida-des que tengamos en el troquel y de los criterios que siga el proyectista del mismo.

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Reglas fijas para matrices de puente Cuando trabajemos

con matrices de puente, un pequeño detalle que nos re-presenta gran venta-ja es el mecanizado de un destalonado en una de las reglas tal como se indica en la sección A-A’ de la derecha.

De esta manera la banda una vez suelta de los punzones se encontrará con un an-cho de calle mayor, y podrá circular con mas facilidad.

Reglas fijas para matrices progresivas

Las reglas fijas previstas en útiles progresivos, van provistas con mucha frecuéncia de topes laterales para realizar la sincronización del paso. Poseen una forma muy particular que se diferencian de las anteriores en los dos

puntos siguientes:

a) La existencia de un rebaje para la colo-cación del tope de avance. Este tope de avance puede preveerse en una o en las dos reglas guía.

b) La anchura de la calle no es constante, pues desde la entrada hasta la cuchilla la medida será mayor que desde la cuchilla hasta el final de la calle (ver dibujo de la página siguiente).

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REGLAS GUÍAS DE BANDA

Reglas con tope de paso Cuando utilicemos este ti-pos de reglas (dibujos de la derecha), deberemos recordar que la zona (X) sufre continuamente el golpe de la banda cada vez que esta avanza en su paso. El material que an-teriormente ha sido redu-cido en su anchura en la zona (Z) ahora debe ha-cer tope en la zona (X) para que el avance correc-to quede asegurado. En estas ocasiones es cuando conviene preveer en las reglas unas pasti-llas a forma de tope que impidan el desgaste de las reglas en las zonas (X). En los tres dibujos

inferio-res podemos ver tinferio-res soluciones distintas aplicadas a otros tantos casos con reglas para matrices progresivas.

Con cualquiera de estas solucio-nes mejoraremos la seguridad en el avance de la banda e impedire-mos cualquier problema.

Por esta razón se ha generaliza-do la inclusión en el útil de un nue-vo elemento en las reglas que ga-ranticen el correcto desplazamien-to de la banda a cada paso.

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Pastillas de tope en las reglas guía

Estas pastillas pueden poseer formas y dimensiones según el tamaño y el tipo de útil implicado. Además de las aplicaciones apuntadas de duración y resistencia de la zona de contacto del material con las reglas, la inclusión de éstas pastillas representa igual-mente una mejora en la puesta a punto del paso en la matriz.

Para estos casos debemos emplear el modelo de pastilla representado en el dibujo superior, de manera que cuando deseemos avanzar más la banda de material (del or-den de unas centésimas), retiramos la pastilla y la rebajaremos ligeramente para volverla a bloquear cuando hayamos conseguido el reglaje.

Por el contrario, cuando precisemos avanzar menos la banda, podemos adelantar la pastilla hacia la calle y para que no interfiera con la cuchilla de paso en su descenso, a ésta debemos rebajarle la cara correspondiente, es decir, la misma medida que anterior-mente habíamos adelantado la pastilla.

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REGLAS GUÍAS DE BANDA

Topes fijos y guías retráctiles El sistema de topes fijos (dibujo de la derecha) es propio de ser utilizado en matrices con pisador. Este tipo de reglas se montan en útiles combinados (macho abajo y matriz arriba) o matrices coaxiales. Su coste de preparación, montaje y mantenimiento es inferior al del resto de los modelos conocidos y su funcionamiento es perfectamen-te válido.

El sistema de guía retractil (dibujo de al lado) puede ser utilizado en matrices especiales donde sea necesário el movimiento de la re-gla cada vez que la matriz abra o cierre a cada golpe.

Cilindros Guía retráctiles En ciertos casos donde queramos

guiar la banda y al mismo tiempo elevarla durante su recorrido, es conveniente utilizar algún sistema (dibujo inferior), que nos permita hacerlo sin ningún problema. El sistema se basa en varios pilotos cilíndricos con muelles en su interior, que son capaces de as-cender y desas-cender la banda cada vez que

la matriz presione o deje de presionar so-bre ellos. Esta capacidad de movimiento, ademas del guiado longitudinal de la ban-da ofrece la ventaja de ser uno de los siste-mas siste-mas eficaces y económicos para ca-sos de matrices de embutición o doblados con cierta altura.

Este sistema de guiado se utiliza preferen-temente en útiles abiertos y en embuticiones de cierta altura.

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Mecanizado de las reglas

En casi todos los casos, el mecanizado de las reglas se realiza partiendo de material en bruto con un excedente de 5 mm. aprox. en todas sus caras. Este excedente ha de servir para su limpieza y escuadrado en máquina herramienta.

El mecanizado de las reglas guía se realiza de la siguiente forma: 1. Corte de material

2. Limpieza y escuadrdo de caras 3. Mecanizado deagujeros rebajes 5. Tratamiento térmico

6. Rectificado y montaje Acabados y toleráncias

1. Tolerancia de 0.05mm en el paralelismo de las caras de guiado

2. Planitud de las superficies de apoyo de 0.05mm. por 100mm. de longitud 3. Espesor y altura adecuado a la función que deba realizar

5. Material con buena resistencia al desgaste Materiales

Los materiales más adecuados para su construcción son:

a) F- 114 (Nitrurado Temp. y Reven. HRc.48-50) reglas de tamaño grande b) F- 522 (Temp. y Reven. HRc.54-56) reglas de tamaño pequeño

Considerando que las reglas de guiado del tipo (a) sean de tamaño grande y espesores pequeños, es aconsejable que el tratamiento térmoquímico se realice a baja dureza y antes del mecanizado, de esta forma se podrán evitar las deformaciones y el necesário rectificado posterior.

En otros casos, tambien es aconsejable utilizar otros materiales de nitruración o cementación como por ejemplo el F171 y F174 ó el F151 y F152 respectivamente. Con cualquiera de ellos se obtienen durezas superficiales iguales a las del temple pero permitiendo que el núcleo permanezca a la dureza de recocido, de esta forma se minimi-zan las posibles deformaciones del tratamiento térmico y no perdemos resisténcia su-perficial al desgaste.

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PLACA PORTA PUNZONES

6. PORTA PUNZONES

La finalidad de la placa porta punzones es la de alojar y fijar en su interior todos los punzones que lleve la matriz. Estos punzones pueden ser de cualquier tipo o tamaño pero han de tener una sola característica en común; han de estar sujetos y guiados en el inte-rior de dicha placa impidiendo que puedan moverse o desprenderse.

La fijación y posicionamiento del porta punzones a la base superior se hace por medio de tornillos y pasadores, teniendo especial cuidado en guardar un total paralelismo y perpendicularidad entre los punzones y sus respectivos alojamientos en la placa guia. La cantidad y diámetro de los tornillos con que sujetamos la placa depende de las dimen-siones de la misma y de las fuerzas de

ex-tracción a que este sometida durante el conformado. Podemos decir, que el buen sentido común y la experiéncia del proyec-tista es el que determinará la cantidad de tornillos y pasadores a colocar.

En el amarre de esta placa es muy utiliza-da la fijación superior, es decir, cuando los tornillos van de arriba para abajo, roscados a la propia placa porta punzones, de esta manera cuando deseemos desmontar la placa tendremos más facilidad de manio-bra.

Para que los agujeros de fijación y amarre de una y otra placa nos coincidan perfecta-mente, se pueden agujerear conjuntaperfecta-mente, si bien los tornillos no precisan de tanta exac-titud en su mecanizado. El de los pasadores, requieren un escariado posterior de los agujeros para dejarlos a la tolerancia de ajuste requerida.

Para matrices de gran tamaño, NO es aconsejable utilizar un solo porta punzones de grandes dimensiones sino varios de menor tamaño (ver dibujo de la siguiente pági-na) que facilitarán su construcción y mantenimiento. Siempre es más aconsejable, dis-poner de varios portapunzones adaptados al tamaño de los punzones con lo cual se facilita su posterior montaje y desmontaje cada vez que se manipule la matriz.

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Mecanizado

Cuando los punzones vayan holgados en la placa portapunzones, siempre deberán ir guiados en la placa guía pisadora, el mecanizado y acabado de la primera placa (el porta punzones) no requerirá de ningún tipo de acabado especial. Una vez mecanizada la placa guía, pasaremos las figuras de los punzones al porta punzones y daremos por finalida su construcción.

Por el contrario, cuan-do los punzones va-yan holgados en la pla-ca guía, el alojamien-to de los punzones los realizaremos con un ajuste de H7-k6 en el porta punzones. En este caso se exige un buen ajuste y guiado de los punzones en la propia placa porta punzones.

El mecanizado se realiza partiendo de material en bruto con un excedente de 3 a 5 mm. aprox. en todas sus caras. Este excedente ha de servir para su posterior limpieza y escuadrado de todas sus caras.

El mecanizado del porta punzones se realiza de la siguiente forma: 1. Limpieza y escuadrado de caras

2. Punteado y taladrado de agujeros 3. Mecanizado de figuras

4. Erosionado de alojamientos (penetración o hilo). 5. Mandrinado y roscado de agujeros

6. Rectificado de caras 7. Montaje de componentes

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PLACA PORTA PUNZONES

Formas y dimensiones

En principio, podemos decir que el porta punzones NO tiene unas medidas estandars a las que debamos construirlo. Sus medidas dependen de la cantidad y tamaño de punzo-nes que deba alojar y en general sus medidas exteriores acostumbran a ser las mismas de la placa matriz y la placa pisadora.

Su espesor puede oscilar entre un 20 y un 30% de la longitud de los punzones, conside-rando que lo ideal sería utilizar los propios criterios del proyectista y los técnicos para darles las dimensiones mas adecuadas.

Medidas y tolerancias de acabado:

1. Espesor aconsejable: e = 0.33 x L Siendo e = Espesor de placa

L = Altura de punzones

2. Planitud de ≤≤≤≤≤ 0.005mm por 100mm. en las caras de apoyo 3. Paralelismo de ≤≤≤≤≤ 0.005mm. entre las dos caras

4. Perpendicularidad de ≤≤≤≤≤ 0.005mm. entre los punzones y la cara de apoyo 5. Ajuste H7/g6 entre placa y punzones

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Materiales

El material empleado para la construcción de los porta punzones es el acero suave al carbono. Cuando deseemos que los punzones vayan ajustados con apriete y en conse-cuencia con exactitud y rigidez, nos interesa más construirla en acero de más resistencia y tenacidad, tal como el Acero semi-duro.

Pese a la gran exactitud que han de tener los vaciados donde se han de alojar los punzo-nes, así como un buen control geométrico y dimensional, el porta punzones nunca se somete a tratamiento térmico de temple y revenido, pues, en ningún caso ha de soportar gesgaste por rozamiento o fatiga.

Los materiales mas adecuados son:

a) F- 114 / F- 522 Para placas de tamaño pequeño b) F- 112 Para placas de tamaño mediano

c) F- 111 Para placas de tamaño grande

Para una correcta selección del material con el que cons-truir el porta punzones, tam-bién son importantes otros aspectos, como por ejem-plo: a)Producción de la matriz b) Tamaño de la matriz c) Tamaño de punzones d) Dificultad de manteni-miento e) Dificultad de mecaniza-do

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PLACA PISADOR O PRENSA CHAPAS

7. PLACA GUÍA PUNZONES O PRENSA CHAPAS

La placa guía punzones ejerce tres funciones muy importantes; 1ª guiar los punzones, 2ª pisar la banda y 3ª extraer la banda de los punzones después de cortar. Con estas tres premisas mencionadas se evita el pandeo de los punzones, las ondulaciones de la ban-da y la extracción de esta de los punzones.

Una vez cortada la chapa, la misión del prensa chapas es mantenerla plana hasta que los punzones hayan salido de ella, de lo contrario, los punzones la arrastrarán hácia arriba y quedará sujeta a ellos, con el riesgo de rotura que ello comporta.

El proceso de funcionamiento de la placa pisador es el siguiente: durante el movimiento descendente de la matriz, la placa presiona sobre la chapa dejandola inmobilizada antes de que los punzones lleguen a tocarla. Seguidamente, los muelles que van montados sobre su superficie son comprimidos, mientras los punzones inciden sobre ella y la trans-forman, a continuación la matriz asciende y los muelles recuperan su longitud.

Sólo en casos concretos (con punzones de perfil muy refor-zado), el pisador no se hace como elemento de guiado y se deja que sea el mismo porta punzones el que lleve ajustado el perfil de los pun-zones.

Para éstos casos, los aloja-mientos de los punzones en el pisador se dejan con una holgura de entre 0.2 y 0.4 mm. con lo cual los punzo-nes no quedaran guiados por

la placa pero sí que ejercerá como extractora de la chapa en los punzones.

Este sistema nunca debe ser utilizado con chapas de espesores < 0.5 mm. puesto que existe el riesgo de que la misma se introduzca en la propia holgua y en consecuencia deforme la pieza o llegue a romper los punzones.

En matrices con producciones elevadas, es aconsejable que la zona del pisador en con-tacto con la chapa se haga con un postizo templado, de manera que no llegue a marcarse y sea de fácil mantenimiento.

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Placa pisador y guía punzones

Como ya se ha explicado anteriormente, el guiado de los punzones así como el pisaje de la banda corre a cargo de la placa pisador. Esta placa pisador (dibujo inferior) debe reunir una serie de características importantes tanto en funcionamiento como en cons-trucción.

Características del pisador:

a) Buen guiado de los punzones

b) Correcto pisaje de la banda anterior a su transformación

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PLACA PISADOR O PRENSA CHAPAS

Presión del pisador

La fuerza que el pisador ejerce sobre la banda la conseguimos por medio de muelles o resorte que van montados sobre su cara superior. El montaje de los muelles se realiza de varias formas distintas que son perfectamente fiables y correctas.

En el dibujo superior (montaje 1) se muestra una posibilidad de montaje, donde pode-mos ver un resorte de goma dura (Adiprene) montado entre la placa pisador y la Base superior.

El dibujo A nos muestra el resorte en reposo y el A’ en posición de trabajo. También podemos apreciar como el resorte siempre queda guiado mediante el tornillo limitador que sujeta el pisador desde la base superior.

El dibujo montaje 2 nos muestra un centraje del resorte sin tornillo limitador pero guiado por unos pequeños rebajes hechos en las placas. Estos rebajes han de ser de poca profundidad (de 3 a 5mm.) para que el resorte quede guiado pero sin que entorpezca su compresión.

Por otro lado, también hay que tener en cuenta el dejar una pequena holgura en el diáme-tro B (aprox. 1mm) para que el resorte pueda expandirse. Este sistema de guiado es perfectamente válido tanto para resortes de coma como de acero.

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GUIADO POR PLACA PUENTE

La placa guía o placa puente desempeña las siguientes funciones: a) Guiar la banda por su interior

b) Guiar los punzones en los alojamientos que lleva dispuestos Cuando la banda se desplaza por el

inte-rior de la matriz, lo hace atraves de una regata mecanizada en la placa puente, que le permite estar orientada y guiada en todo momento.

Al mismo tiempo, esta misma placa puen-te, debe guiar los punzones para que es-tos no puedan desplazarse durante la transformación de la banda.

La diferéncia entre la placa puente y la pla-ca pisadora radipla-ca en que la segunda si que mantiene la chapa presionada duran-te toda la fase de trabajo de la matriz, mientras que la primera no lo hace en nin-gún momento. Así pues, deberemos se-leccionar uno u otro sistema de trabajo, en función de las necesidades de la pieza y de las características de la matriz. En los dibujos de la derecha vemos tres ejemplos distintos de otros tantos siste-mas de guiado de punzones.

El primero de ellos (matriz con punzones al aire), no es muy recomendable puesto que existe un gran riesgo de deformación de punzones y de las piezas.

El segundo ejemplo (matriz con placa guía sin pisador), es ligeramente mejor que el anterior pero sigue siendo poco recomendable para piezas de gran precisión.

El tercero (matriz con placa guía pisador), es el mejor y mas fiable de los tres. Vemos como el pisador mantiene plana la chapa antes, durante y después de su matrizado, lo que equivale a garantizar una correcta transformación de la misma.

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PLACA PISADOR O PRENSA CHAPAS

Mecanizado

El mecanizado de la placa pisador se realiza partiendo de material en bruto con un exce-dente de unos 5 mm. aprox. en todas sus caras. Este exceexce-dente ha de servir para su posterior limpieza y escuadrado de sus caras.

El mecanizado de la placa pisador se realiza de la siguiente forma: 1. Limpieza y escuadrado de caras

2. Punteado y taladrado agujeros

3. Mecanizado de alojamientos para punzones 4. Erosionado de alojamientos (penetración o hilo) 5. Mandrinado y roscado de agujeros

6. Rectificado de caras de apoyo 7. Montaje de componentes Dimensiones

Existen variadas formas sobre la construcción de las placas pisadoras, puesto que estos elementos no tienen una normativa de carácter universal capaz de ser válida para todo tipo de matriz. Cada situación requiere su propia valoración y en función de ello se ha de diseñar y dimensionar la placa.

Medidas y toleráncias de acabado:

1º- Espesor aconsejable: e = 0.4 x h Siendo: e = Espesor de la placa h = Altura del punzón

2º Planitud 0.005mm por 100mm. en la cara de pisado

3º Perpendicularidad de 0.005mm. entre cara de pisado y punzones 4º Ajuste H7/g6 para guia y punzones

5º Fuerza de extracción (entre 7 y 10% de la fuerza de corte) Materiales

Materiales más aconsejables para su construcción: a) F- 114 o F- 522: Para placas de tamaño pequeño a) F-114 o F-112: Para placas de tamaño mediano b) F-112 o Fundición: Para placas de tamaño grande

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PLACA PORTA MATRICES Y MATRICES

La placa porta matrices o cajera tiene por misión alojar y posicionar en su interior todos los postizos o segmentos de pequeñas dimensiones que lleve la propia matriz, de esta manera dichos componentes quedarán ajustados en su interior.

Con ello se pretende conseguir una matriz donde los elementos sujetos a desgaste o roturas sean de un tamaño reducido y facil de sustituir, al mismo tiempo se pueden cons-truir con un material o tratamiento mas adecuado de acuerdo a su aplicación.

Se entiende por tanto, que dicha placa porta matrices (imagen de la derecha), no necesitará de un tratamiento térmico puesto que no estará sujeta a contacto direc-to entre los punzones y la chapa. El proceso de trabajo de la pla-ca matriz o pla-cajera se reduce a alojar en su interior todos los seg-mentos o postizos de la matriz, todos ellos deberán estar sujetos y posicionados adecuadamente de forma que no puedan mover-se o desplazarmover-se en ningún caso. Sólo en casos muy concretos de

poca producción, la placa porta matrices la convertiremos directamente en placa matriz para que después de un tratamiento térmico adecuado podremos utilizarla para realizar directamente sobre su superfície las transformaciones que sean necesarias.

Para éstos casos, los perfiles de corte deberan llevar las tolerancias adecuadas según la resisténcia y el espesor de material. Este sistema es ciertamente arriesgado puesto que en caso de rotura nos veremos obligados a sustituir o cambiar toda la placa.

En matrices con elevadas producciones siempre es preferible que sean zonas indepen-dientes , evitando de esta forma el riesgo de roturas que afecten a la totalidad de la matriz.

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PLACA PORTA MATRICES Y MATRICES

Forma y dimensiones de las cajeras

Las medidas de anchura y longitud de una placa matriz van en función de las magnitudes y separaciones de las figuras que lleve en ella. Como norma orientativa podemos decir que la separación mínima desde el rebaje de la cajera hasta cualquiera de sus caras externas sera de 2 veces aproximadamente su propio espesor.

La medida del espesor también depende del tamaño de la matriz y de los esfuerzos que deba aguantar. Para placas de matrices cortadoras es conveniente dimensionarlas lige-ramente mayores que las de doblado o embuticiones.

Como medidas orientadoras pode-mos decir que pueden oscilar entre 40 y 80 mm. y que siempre dependerán del tamaño, de los esfuerzos que deba soportar y del critério del proyectista.

Matrices cortantes

Las paredes verticales de cualquier matriz de corte han de llevar unas des-cargas o ensanchamiento en sus me-didas que permitan la caida de los re-tales una vez que estos hayan descen-dido unos pocos milímetros.

Estas paredes verticales a las que nos referimos (vida de matriz) acostumbran a tener unas medidas de entre 4 y 8 mm. La medida menor se

utiliza en matrices pequeñas con poca producción y la mayor en matrices grandes con mayor producción.

Existen varias formas de realizar las descargas partiendo de los ejemplos que vemos a continuación: el primer caso lo vemos en el dibujo de la derecha que nos muestra una matriz cortante con unas paredes verticales seguidas de un ensanchamiento de unos 0.5mm. en todo su perímetro de corte. El mecanizado de estas formas es necesário hacerlas con erosión excepto si son cilíndricas que pue-dan hacerse en el torno.

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Descargas en matrices cortantes (continuación)

La segunda opción de realizar la descarga o ensanchamiento en la matriz la vemos en el dibujo de la derecha. Para este caso la cota H

o vida de matriz guardará las mismas medidas comentadas anteriormente pero la descarga la mecanizamos de forma inclinada (0º30’) desde el final de la zona vertical hasta la parte inferior de la propia placa matriz.

En este caso, la mecanización del ensancha-miento o descarga la podremos realizar por me-dio de erosión de hilo o penetración o bien al torno si es cilíndrica.

Este sistema de descarga presenta la ventaja de que si se hace con erosión de hilo no habrá que hacer electrodos y será mas económica que la que hemos visto anteriormente.

La tercera forma propuesta consistiría en supri-mir la altura cilíndrica o vida de matriz y pasar directamente a hacer la inclinación desde el mis-mo punto superior de la placa. En el dibujo de la izquierda podemos ver este ejemplo que tambien es necesário mecanizarlo en erosión de hilo.

En cualquiera de los tres ejemplos menciona-dos, la zona inclinada mas próxima a la desem-bocadura de la placa (zona inferior) no requiere de una gran precisión en su acabado.

Por contra, la parte superior donde se realiza el corte, esta, ha de estar perfectamente rectificada y a medida nominal para que los cortes se puedan realizar sin peligro de que se produzcan rebabas o defectos en las piezas.

En el caso de perfiles cilíndricos y no de forma como los que se han mostrado anterior-mente, podremos optar por cualquiera de los tres ejemplos descritos anterioranterior-mente, con la ventaja de que podrán realizarse mediante torneado.

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PLACA PORTA MATRICES Y MATRICES

Matrices especiales segmentadas

En ocasiones, las matrices nos interesa que sean partidas o segmentadas, es decir, que conste de varios pedazos ensamblados y no de uno de gran tamaño. El movito de esta elección es generalmente para:

a) Facilidad de mecanizado. b) Dimensiones elevadas.

c) Carencia de material de dimensiones apropiadas. d) Dificultad en el tratamiento térmico.

e) Peligro de roturas.

En los dibujos 3 y 4 podemos ver matrices segmentadas con un con-torno simétrico, donde podemos apreciar la facilidad de su mecani-zado por el hecho de poderlo hacer conjuntamente como si se tratara de una sola unidad. En caso de hacer-lo entero la ficultad de su

mecani-zado aumentaría ligeramente respecto al primero. En los dibujos 5 y 6 tenemos otro

ejemplo similar donnde el contorno de la zonas cortantes se ha previsto en cuatro partes iguales y fáciles de mecanizar.

En un caso como este, lo único que deberemos tener en cuenta, es el

marcar o posicionar los segmentos para que no de lugar a errores de posición. También podemos optar por este

procedimiento cuando se trate de placas grandes o geometrias com-plejas como se ve en los dibujos 1 y 2. Aquí se muestran dos ejemplos distintos relacionados en los que se puede apreciar las distintas posibi-lidades de como realizar el mecani-zado de los propios segmentos.

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Matrices especiales segmentadas (continuación)

Continuando con las matrices segmentadas vamos a mostrar un último ejemplo visto de tres formas distintas y con otras tantas soluciones prácticas.

En los dibujos inferiores A-B-C, podemos ver una figura de corte que presenta una figura compleja y con muchos ángulos que ante los esfuerzos de corte que ha de soportar corre el riesgo de romperse con cierta facilidad.

En el ejemplo A se ha previsto una placa entera en cuyo interior se ha mecanizado la figura que deseamos cortar. Este caso presenta la ventaja de que se puede mecanizar con rapidez pero tiene el inconveniente de que es sumamente fragil ante las fuerzas que ha de soportar.

Una vez hemos visto los in-convenientes, debemos plantear algunas posibles soluciones que lo mejoren. En el ejemplo B hemos he-cho algunos cambios que han mejorado los riesgos de rotura que apuntábamos en el caso A.

En el ejemplo C hemos tratado de hacer las particiones por las zonas consideradas de mayor riesgo para reducir la posibilidad de rotura por esos puntos.

En cualquiera de las posibles soluciones que hemos apuntado (B-C), como para los ejemplos anteriores, siempre deberemos tener en cuenta que los segmentos o postizos colocados esten sujetos a la placa o cajera sin posibilidades de moverse o desplazarse. Tanto el espesor de estos segmentos como la forma de dimensionarlos siempre depen-derá de cada matriz y de los critérios del proyectista o matricero. En cualquier caso, se deberían respetar tres normas importantes.

1) Que los segmentos queden bien encajados en la placa matriz 2) Que su espesor sea adecuado a los esfuerzo que deban soportar 3) Que queden sujetos a la placa o cajera sin posibilidad de movimiento

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PLACA PORTA MATRICES Y MATRICES

Mecanizado de la cajera

El mecanizado de la cajera o placa matriz se realiza partiendo de material en bruto con un excedente de unos 5 mm. aprox. en todas sus caras. En el caso de la cajera, una vez límpias y escuadrdas sus caras se procederá al vaciado interior de la placa.

Mecanizado de la placa matriz o cajera: 1. Limpieza y escuadrado de caras 2. Punteado y taladrado de agujeros 3. Mecanizado de cajera o regatas 5. Rebaje de figuras

6. Mandrinado de agujeros 7. Rectificado de caras

8. Montaje y ajuste de segmentos

Materiales

Materiales de construcción:

a) F- 112 Para placas de tamaño grande a) F- 114 Para placas de tamaño mediano b) F-522 Para placas de tamaño pequeño

En cualquiera de los ejemplos anteriores siempre habrá que considerar otros fac-tores, como por ejemplo:

1. Matriz de mucha o poca producción 2. Vida total de la matriz

3. Matriz pequeña o grande 4. Tamaño de los segmentos

En el caso de matrices o placas matrices hechas para cortar directamente sobre su superfície los materiales mas apropiados pueden ser:

a) F- 522 Tem. y Rev. HRc. 60-62, matrices de poca producción b) F- 521 Tem. y Rev. HRc. 60-62, matrices de mediana producción c) 1.3344 Tem. y Rev. HRc. 62-64, matrices de alta producción d) Widia Matrices de gran producción

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9. PUNZONES

Los punzones tienen por objeto realizar las máximas transformaciones (cortar, doblar, embutir,…..), a fin de obtener piezas con una calidad acorde a las medidas indicadas en el plano.

Hablamos de "punzones" y no de punzón, porque en general la mayoría de matrices llevan montados en su interior un gran número de ellos que pueden ser iguales o total-mente diferentes. Por esta razón haremos una pequeña distinción entre cada uno de diferentes tipos que pueden construirse para cada matriz.

En general, hay una serie de especificacio-nes o características que son comuespecificacio-nes para todos los tipos y que deben respetarse es-crupulosamente si queremos obtener el máximo rendimiento de la matriz. Siempre será necesario que esten rectificados en su totalidad y sin marcas que puedan dificultar su trabajo (gripajes). También requerirán de un tratamiento térmico adecuado para dar-les una mayor resistencia al desgaste y durabilidad.

La altura total de los punzones puede variar entre cada tipo según sean las característi-cas generales de la matriz y de las transformaciones que realicen, en líneas generales las alturas estan comprendidas entre 60 y 100 mm., siendo la medida mas común la de 70mm. de altura.

Las características de su construcción siempre deben estar basadas en facilitar el meca-nizado y reducir los tiempos de mantenimiento. Uno de los mejores sistemas para lograr estos objetivos, consiste en montar punzones de cambio rápido, que puedan ser sustitui-dos en un tiempo muy reducido sin necesidad de desmontar la matriz de la máquina. Las principales características que deben reunir todo tipo de punzones son:

a) Materiales y tratamientos adecuados a cada trnsformación b) Buena resistencia al desgaste

c) Facilidad de costrucción y mantenimiento d) Precisión de medidas

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PUNZONES

(continuación)

En general los punzones son pequeñas herramientas de formas sencillas que sirven para agujerear, cizallar, cortar, doblar o embutir las chapas. Por éste motivo su diseño y cons-trucción tendrán que reunir las mejores condiciones de calidad y acabados para facilitar las transformaciones y la propia vida de la matriz.

El punzón o punzones de cualquier matriz son los elementos mas característicos de to-dos los troqueles, otro de los mas importantes son la matriz o matrices de dar forma, todos ellos, son los encargados de las transformaciones y de dar las formas a las piezas que se matrizan.

En el caso de los punzones también se les conoce con el nombre de «machos» cuando son de medianas o grandes dimensiones. En el caso de tamaños pequeños es mas

común denominarlos punzón.

El perfil de los punzones cortantes que lleve la matriz siempre serán igual a la geometría de las piezas que han de fabricar, pero tanto en estos como en los de doblar o embutir deberan dimensionarse de forma apropiada a las características de su trabajo.

Las características mas importantes son:

a) Buena sujección y posicionamiento en la matriz

b) Dimensionado acorde a las fuerzas a que esta sometido c) Buenos materiales de construcción

d) Adecuados tratamientos térmicos e) Buenos acabados

En la página siguiente se puede ver un cuadro sinóp-tico con el resumen de los diferentes tipos de punzo-nes que se pueden meca-nizar y montan en las matri-ces.

En los dibujos de la dere-cha vemos un mismo tipo de punzón con dos formas distintas de sus cabezas.

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Cuadro resumen de punzones De cabeza forjada De cabeza mecanizada Atornillados Talonados Envainados De cambio rápido Cilíndricos Mecanizados Erosionados

Cilíndricos de forma Rectificados

De cabeza forjada Erosionados Talonados De forma Atornillados Punzones Cortar y doblar

Combinados Cortar y embutir

Segmentados Soldados

Partidos Atornillados

De fundición

De metal duro (Widia)

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PUNZONES

PUNZONES DE CABEZA FORJADA

Este es uno de los punzones mas clásicos utilizados en matricería, no hace falta decir que su cabeza se ha obtenido mediante forjado en frio, haciendo fluir el material hasta obtener la forma de sombrero cónico en su cabeza. Estos punzones, independientemen-te de la forma de su cabeza tambien pueden construirse en formas lisas, talonados, mechados, etc., como cualquier otro punzón de la matriz.

La ventaja de este tipo de punzones (dibujo C ), radica en su facil me-canizado siempre que sean cilíndricos. En estos casos, se pueden fa-bricar de una forma rápida en el torno partiendo de una barra calibrada y posteriormente darles el tratamiento térmico. Finalmente se les hace el forjado de su cabeza previo calentamiento de la zona a trabajar, una vez templado y rectificado solo queda ajustar y montar en la matriz. El proceso de ejecución de la cabeza también puede hacerse antes del temple si se procede al martilleado de dicha zona.

El mayor inconveniente de este tipo de cabezas radica en que no posee una superficie de apoyo demasiado amplia y definida como en los punzones de cabeza cilíndrica o mecanizada, con lo cual existe el riesgo de que en punzones de pequeña sección su cabeza tenga tendencia a clavarse en la placa porta punzones.

PUNZONES DE CABEZA MECANIZADA

Este tipo de punzones (dibujo D) se fabrican de la misma forma que los anteriores, pero con la diferencia de que la cabeza se me-caniza en el torno aprovechando la misma operación de cilindrado que se hace al resto del punzón.

Este proceso puede provocar un mayor riesgo de roturas en la ca-beza del punzón (a tracción) debido a la rotura de fibras que se han producido durante el mecanizado.

También se utilizan cuando tenemos que trabajar con chapas grue-sas o de alta resistencia, puesto que los esfuerzos de

transforma-ción a que estan sometidos nos obligan a reforzar su cabeza. Sin embargo, en todos los casos hay que poner especial atencion en no dejar cantos vivos en los cambios de sec-ción haciendo radios en dichas zonas.

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PUNZONES TALONADOS

Muchos de los punzones montados en las matrices realizan cortes o doblados parciales de forma que al trabajar una sola parte de su perfil el propio punzón queda sometido a una mayor carga de flexión lateral que en muchas ocasiones puede llegar a romperlo o deformarlo.

Con el fin eliminar o reducir los efectos menciona-dos, se han estudiado distintas formas en los pun-zones que eliminen dichos problemas.

La solución mas generalizada aplicada para éstos casos, pasa por montar una pastilla o talón en el lado opuesto a la zona de corte o doblado, de for-ma que actue como reacción a las fuerzas latera-les e impida el desplazamiento lateral del punzón. Esta pastilla incorporada y sujeta al lateral del pun-zón, se introduce en la matriz antes de que este actúe e impide su desplazamiento lateral.

En los ejemplos que vemos a la derecha de este texto (dibujos A, B y C) damos tres posibles solu-ciones aplicables para solucionar el problema men-cionado anteriormente.

En el ejemplo A se ha previsto una reacción que forma parte del mismo punzón y se mecaniza como una sola unidad

.

En el B la reacción es una pastilla independiente que se mecaniza por separado y se sujeta al pun-zón mediante tornillos y pasadores.

En el C tambien es independiente pero se sujeta al punzón mediante un chavetero y los correspon-dientes tornillos y pasadores.

Los tres ejemplos son válidos y aplicables a cual-quier tipo de matriz.

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PUNZONES

(Continuación)

Los ejemplos que vemos a continuación (dibujos D y E) son dos posibilidades mas de los mostrados anteriormente.

La diferéncia primordial de estos dos últimos consiste en que los talones de reacción estan puestos en la parte inferior (matriz) y no en la superior (punzón) como los que habíamos visto anteriormente.

Sin embargo, consideramos que todos los ejemplos expuestos son igual de buenos y funcionales y que las ventajas o inconvenien-tes de su construcción y aplicación deben valorarse en función de los medios disponi-bles para su construción, del tipo de matriz y del criterio del diseñador.

De la misma forma, las medidas de los talones deberan hacerse teniendo en cuenta el espesor de la chapa, su resistencia y la longitud

o zona de doblado.

Una cosa si que debe ser común para todos ellos; los talones tendrán que estar construidos con ma-teriales de alta resistencia al desgaste y con un tratamiento térmico adecuado que impida su aga-rrotamiento o desgaste contra la parte de roza-miento.

En casos de bajas producciones y gran tamaño de punzones las reacciones pueden construirse con materiales tipo: Bronce o Acero y con inser-tos de grafito autolubricante.

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PUNZONES CILÍNDRICOS DE PEQUEÑO DIÁMETRO (ENVAINADOS)

Cuando se trate de emplear punzones de pequeño diá-metro (dibujo E), corremos el riesgo de que estos pue-dan romperse con facilidad y necesitamos encamisarlos dentro de otro punzón de mayor tamaño.

Co esta solución el punzón de menor tamaño quedará protejido por el mayor y eliminaremos el riesgo de pandeos y roturas.

Cuando tengamos dudas sobre su durabilidad o resisten-cia podremos recurrir a este tipo de solución que siempre es válida para todo tipo de punzones y formas.

PUNZONES ATORNILLADOS

El sistema de sujección por tornillos (dibu-jos A y B) es uno de los mas utilizados ac-tualmente, sobre todo en punzones con per-files complicados y que necesiten ser mon-tados y desmonmon-tados con frecuéncia. Su fa-cilidad de mecanizado en máquínas de ero-sión o de hilo hacen que sean facil de cons-truir y de suplementar a la hora de hacer man-tenimiento.

(50)

PUNZONES

El sistema de fijación por medio de pasadores (di-bujo de la derecha) es especialmente indicado para punzones con perfiles estrechos que no se pueden sujetar con tornillos.

Los pasadores se situan a la altura de la cabeza y cruzan tranversalmente el punzón, de forma que sobresalen por ambos lados (el equivalente a dos veces su diámetro) para descansar en la regata que se ha hecho en el porta punzones.

Sus posibilidades de suplementar no son muchas puesto que hay que rebajar los pasadores y rápi-damente pierden resisténcia. (en ningún caso re-bajar el porta punzones).

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Punzones de cambio rápido

La utilización de punzones de cambio rápido, está especialmente destinada a matrices de alta producción o bien a troqueles de gran tamaño. Las ventaja de este sistema se basa en facilitar el cambio de los punzones sin desmontar la matriz de la prensa.

El sistema de montaje y desmontaje de los punzones permite que en un corto periodo de tiempo sea factible sustituir el punzón sin necesidad de prolongar excesivamente el paro de la producción. Este tipo de punzones no es aplicable en todo tipo de matrices, solo en aque-llas que hayan sido diseñadas para tal fin.

El funcionamiento es el siguiente; al in-troducir el punzón en su alojamiento la esfera retrocede y deja que este llegue hasta el fondo, en ese momento, la es-fera se colocará en el alojamiento del punzón e impedirá que este pueda sa-lir.

Solo podrá extraerse si desplazamos nuevamente la esfera con la ayuda de una varilla que introduciremos por un agujero que hay bajo la esfera.

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PUNZONES

PUNZONES CILÍNDRICOS MECHADOS

Cuando se trate de emplear punzones de pequeño diámetro corremos el riesgo de que estos puedan romperse debido a su sección tan poco resistente. Este problema puede verse aumentado en el caso de trabajar con chapas de elevada resistencia en operacio-nes de corte, doblado o embutición.

Cuando tengamos dudas sobre su durabilidad, pode-mos recurrir a cier-tas construcciones especiales como las que vemos en los (di-bujos A,B,C y D). En todos los casos se consigue

aumen-tar la resisténcia de los punzones grácias al cambio de perfil que se les hace.

PUNZONES SEGMENTADOS Y SOLDADOS El sistema de punzones segmentados y

soldados (dibujo de la derecha), es uno de los mas utilizados en punzones y matri-ces de gran tamaño. Su aplicación nos per-mite ahorrar material y facilitar su mecani-zado.

Una vez hecho el tratamiento térmico de los diferentes segmentos se han de rectificar y unir al resto del elemento para proceder a soldarlos a un cuerpo de mayor tamaño. Este cuerpo se mayor tamaño será el que vaya montado en el porta punzones o suje-to directamente con suje-tornillos a la base. En todos los casos se pondra especial cui-dado en que después de soldar no se pro-duzcan deformaciones ni desplazamientos.

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PUNZONES MECANIZADOS O EROSIONADOS El sistema de punzón mecanizado o erosionado (dibujo de la derecha) es especialmente indicado para punzones con perfiles pequeños pero que necesiten estar reforzados en sus figuras.

Cuando tengamos un punzón con una figura poco resisten-te y queramos reforzarlo para evitar roturas, podemos op-tar por mecanizar esa figura en una pequeña parte de su altura y al resto darle otra forma de mayor tamaño.

Este caso es muy habitual en todo tipo de punzones y tiene la ventaja de que puede mecanizarse de dos formas distin-tas; en un primer lugar podemos hacerlo en fresadora con-vencional siempre que la figura sea admisible de dejarla terminada y en segundo lugar podemos hacerlo en erosión de penetración, previa construcción de los electrodos co-rrespondientes.

PUNZONES DE WIDIA

Cualquiera de los punzones y figuras que hemos visto anteriormente son factibles de ser construidos en Widia. La única razón que debe existir para su ejecución es que la pro-ducción a realizar sea lo suficientemente grande como para compensar su coste mas elevado.

Otra de las posibles razones sería el hecho de trabajar con materiales de alta resisténcia que hagan que el desgaste de los elementos transformadores tengan un gran desgaste y muy poca duración.

PUNZONES DE FUNDICIÓN

Los punzones construidos en fundición solo son aconsejables en matrices de gran tama-ño y en casos de figuras que tienen poco desgate. Este tipo de aplicaciones es muy común en troqueles de gran tonelaje que fabrican piezas de automoción. En la figura de la página 13 podemos ver un troquel de estas características que fabrica piezas de embutición.

Se ha empleado un tipo de fundición especial que aunque existe la posibilidad de des-gaste tambien existe la posibilidad de rehacerlo mediante soldadura. Esta ventaja es una de las razones de haberlo hecho con este material.

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PUNZONES

PUNZONES DE PASO

Con el fin de garantizar un avance correcto de la banda en la matriz, se utiliza el sistema de tope mediante cuchilla de paso o corte auxiliar, que otorga a la banda la seguridad de un avance correcto y seguro.

Éste sistema, consiste en realizar un corte lateral en la tira de chapa con una longitud equivalente al paso de la matriz, de forma que al avanzar ésta, la parte mas ancha choca-rá contra un tope dispuesto sobre la placa y garantizachoca-rá un avance correcto.

Este sistema de determinación del paso mediante una reducción en el ancho de tira, ofrece la garantía de realizar avances exactos desde el primer paso, ademas de que por su simplicidad es muy apropiado para todo tipo de matrices, materiales y anchos. El mayor inconveniente a nivel económico consiste, en un mayor consumo de materia prima en la anchura del material.

En los ejemplos B C y D podemos ver tres variantes distintas de unmismo punzón de paso.

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10. PILOTOS CENTRADORES

El montaje de pilotos centradores en las matrices tienen su razón de ser en el hecho de garantizar un desplazamiento correcto entre cada uno de los saltos que realiza la banda. De no ser así se podrían perder los puntos de referéncia en común que tendrían estas transformaciones y con ello generar desplazamientos en la chapa que ocasionarían irre-gularidades o defectos en las piezas matrizadas.

Los centradores, con su punta cónica, tienen como objetivo embocar en los agujeros de la chapa y cen-trarla antes de que lo hagan el resto de punzones (figura A), de ésta forma se mantiene alineada la tira de chapa antes de su transformación.

Para conseguirlo, deben hacerse dos o más agu-jeros al início de la tira que posteriormente servi-rán para pilotarla a lo largo de la matriz.

Generalmente, estos pilotos centradores van

mon-tados en el porta punzones y necesariamente deben sobresalir mas que la cara inferior de la placa pisadora, esto último es imprescindible para asegurar que la chapa queda centrada antes de que actuen los punzones. Si los centradores no actuan (figura B) la banda no ira a su sitio y se rompera el piloto y la banda.

Si los agujeros de referencia hechos previamente en la chapa son muy pequeños y en consecuencia requieren unos

centradores tambien muy pequeños, habrá que sospesar la posibilidad de hacer los pilotos ligeramente mechados, o bien escamoteables mediante muelles (ver explicación en página 58).

De ésta forma se podrá evitar su ro-tura y los daños colaterales que pu-dieran ocasionar.

En las figuras A, B y C vemos el

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