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AGRADECIMIENTO
A mi Papá Marco Antonio Alarcón Ramírez quien siempre me apoyo en todo, le dedico todos mis éxitos, y todos mis fracasos, porque me enseño que de ellos puedes aprender más, Gracias por haberme enseñado todo lo que se, y todo lo que soy, Gracias porque nunca estuve solo, y por permitirme tener al mejor Padre que un hijo pueda tener, con todo el cariño del mundo tu hijo.
Marco Antonio Alarcón Herrera
Con mucho cariño principalmente a mis padres que me dieron la vida y han estado conmigo en todo momento. Gracias por todo papá y mamá por darme una carrera para mi futuro.
A mis hermanas y a Marco por el apoyo que siempre me han dado
Delia Coyoy Salgado
INDICE
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CAPITULO I Generalidades 3
1.1 TROQUELADO 3
1.2 PROCESOS DE FORMADO MECÁNICO 8
1.3 PRENSAS TROQUELADORAS 16
CAPITULO II Estudio de Troqueles 19
2.1 TROQUELES 19
2.2 CARACTERISTICAS Y APLICACIONES 20
2.3 TROQUEL CONVENCIONAL 20
2.4 PROCESO DE TROQUELADO FINO 21
2.5 TROQUELES PROGRESIVOS 23
CAPITULO III Diseño del Proyecto 28
3.1 RECOMENDACIONES DE DISEÑO 28
3.2 ESTUDIO ECONÓMICO 32
CAPITULO IV Desarrollo de Proyecto 41
4.1 FUNCIONAMIENTO DE LLAVES DENTADAS
O DE SIERRA 41
4.2 DESARROLLO 42
4.3 ANÁLISIS DEL PORCESO DE FABRICACIÓN 44 4.4 DISEÑO DE PROTOTIPO DE TROQUEL, PRUEBAS Y
OBTENCIÓN DE PROTOTIPOS 44
4.5 ESTUDIO ECONÓMICO 54
Conclusiones 61
Bibliografía 62
Anexos 63
Tablas técnicas 63
Formulario 65
Planos 67
CAPITULO I
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GENERALIDADES
BREVE HISTORIA Y BENEFICIOS DEL TROQUELADO
1.1 TROQUELADO
En términos sencillos, el troquelado es un método para trabajar láminas metálicas en frío, en forma y tamaño predeterminados, por medio de un troquel y una prensa. El troquel (figura 1.1) determina el tamaño y forma de la pieza terminada y la prensa suministra la fuerza necesaria para efectuar el trabajo.
Cada troquel está especialmente construido para la operación que va ha efectuar y no es adecuado para otras operaciones. El troquel tiene dos mitades, entre las cuales se coloca la lámina metálica. Cuando las dos mitades del troquel se juntan se lleva a cabo la operación. Normalmente, la mitad superior del troquel es el punzón (la parte más pequeña) y la mitad inferior es la matriz (la parte más grande). Cuando las dos mitades del troquel se juntan, el punzón entra en la matriz.
En las distintas operaciones se emplean troqueles de diferentes formas.
Los más sencillos son los troqueles de perforación, utilizados para hacer agujeros en la pieza.
Los troqueles de corte se utilizan para estampar una forma determinada en una lámina de metal para operaciones posteriores.
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Los troqueles de flexión y doblado están diseñados para efectuar pliegues simples o compuestos en la pieza en bruto.
Los troqueles de embutir se emplean para crear formas huecas. Para lograr una sección reducida en una parte hueca, como el cartucho de un fusil, se utilizan troqueles reductores especiales. Cuando la pieza terminada debe tener una protuberancia en la parte inferior o central suelen emplearse troqueles hidráulicos.
En éstos el cuño se sustituye por un pistón que introduce en la pieza agua o aceite a presión, lo que obliga al metal a doblarse hacia fuera contra la matriz.
Los troqueles de rebordeado forman un reborde curvo en piezas huecas. Un tipo especial de troquel de rebordeado, llamado troquel de costura con alambre, enrolla firmemente los bordes externos del metal alrededor de un alambre que se inserta para dar resistencia a la pieza.
Los troqueles combinados están diseñados para realizar varias de las operaciones descritas en un solo golpe de la prensa; los troqueles progresivos permiten realizar
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diversas operaciones sucesivas de modelado con el mismo troquel.
Figura 1.1 Troquel 1.1 PARTES DE UN TROQUEL (figura 1.2)
Porta troquel. Es el bastidor del troquel y consiste de una zapata o placa inferior, una zapata o placa base superior la relación y localización entre una y otra se mantiene por medio de pernos guía y bujes.
Este porta troqueles puede ser comprado comercialmente o puede ser hecho mediante especificaciones especiales.
La placa base inferior algunas veces es conocida como placa matriz, soporta las partes fijas que contiene el troquel, la placa porta matriz se construye de fundición o de acero.
La placa base superior algunas veces llamada porta punzones soporta las partes que contiene la parte móvil del troquel en los porta troqueles pequeños la placa superior tiene una espiga o mamelón por lo cual la placa se sujeta a la prensa, esta placa está hecha del mismo material que la placa inferior.
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Ambas placas están terminadas y maquinadas en sus superficies inferior y superior con una tolerancia del paralelismo de ±0.001mm.
Pernos guía. Los cuales guían la placa superior con relación a la placa inferior están rectificados y montados a presión en la placa inferior, ellos están hechos de acero para herramientas.
Los pernos guía deslizan dentro de unos bujes que van montados dentro de la placa superior y pueden ser desmontables , están hechos de bronce, fundición o acero; cuando estos son de acero se endurecen debido a su tolerancia, van rimados con ajuste suave en relación con el diámetro de los pernos guía.
Placa porta punzones. Como su nombre lo indica sirve para sujetar los punzones, esta pieza es muy importante porque de ella depende la presión de la matriz. Junto con la placa base superior, los punzones y la espiga o mamelón forman la parte móvil del troquel.
El sistema de fijación de los punzones varían notablemente y dependen de las características de la pieza que se ha de trabajar, cuando los punzones son perfectamente guiados por un puente o planchado puede insertarse en el porta punzones con cierta tolerancia que les permita libertad de movimiento.
En caso de mala alineación o defectuosa perpendicularidad de la pesa de la prensa con un carro los punzones abarbarán esta alineación evitando su ruptura;
el material empleado para esta placa es un acero al carbono de buena calidad.
Extractor o placa guía
Esta placa puede tener dos funciones: a) cuando es fija sirve para guiar y extraer.
b) cuando es móvil y con resortes sirve para planchar y extraer, el espesor de la placa está en función de la altura de los punzones (la altura A) la altura de la placa llamado H la altura total del punzón A = 11/3 de la distancia a que se encuentra a la placa matriz está en función del espesor del material a troquelar y el empleado
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para esta placa es de 4 a 6 veces el espesor del material a troquelar y el empleado para las placas es, acero al carbono
Punzones Los punzones son los órganos móviles de corte, estos tienen la forma de la pieza que se va a cortar y se sujetan a placas porta punzones o directamente a la placa base superior deben trabajar completamente perpendiculares a la matriz; los punzones se fabrican de acero para herramientas
Matrices. La placa matriz juntamente con el punzón es uno de los elementos principales para el corte, en los útiles convencionales esta placa la encontramos situada en la parte inferior o fija, tanto si el troquel esta previsto de placa guía fija o placa móvil. En troqueles compuestos encontramos situada la placa matriz, se fabrica de acero aleado para herramientas.
En la matriz se realizan unas aberturas, por medio de varios métodos. La forma del punzón corresponde a la abertura de la matriz pero es ligeramente más pequeño, en una cantidad igual a la determinada por el “Juego entre matriz y punzón” requerida. El tipo y espesor del material y la operación que se va a llevar a cabo establecen dicho juego.
Las dos partes se encuentran montadas en un porta troquel: la matriz montada sobre la base y el punzón en una zapata superior. El uso de un porta troquel asegura una alineación adecuada del punzón y la matriz, sin importar el estado de la prensa.
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1. Porta troquel superior 11.piloto
2. Porta troquel inferior 12. Punzón segundo corte 3. Porta matriz 13. Punzón corte final y doblado
4. Matriz 14. Tapa lateral
5. Botador 15. Espiga
6. Tapa lateral 16. Columnas guía
7. Tapa guía 17. Casquillo guía
8. Sufridera 18. Tope distanciador
9. Porta punzón 19. Entrada de material
10. Punzón primer corte
Figura 1.2 Partes de un troquel
1.2 PROCESOS DE FORMADO MECÁNICO
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Consiste en como su nombre lo indica el formado de partes con la aplicación de fuerza mecánica, se considera uno de los procesos de formación más importantes, en términos del valor de la producción y del método de producción. El formado de partes se puede efectuar con el material frío (formado en frío) o con material caliente (formado en caliente). Las fuerzas utilizadas para formar las partes pueden ser de tipo de flexión, compresión o cizallado y tensión. Los procesos de formado se pueden clasificar sobre la base de la forma en que se aplica la fuerza.
La deformación es ú nicamente uno de los diversos procesos que pueden usarse para obtener formas intermedias o finales en el metal.
El estudio de la plasticidad está comprometido con la relación entre el flujo del metal y el esfuerzo aplicado. Si ésta puede determinarse, entonces las formas mas requeridas pueden realizarse por la aplicación de fuerzas calculadas en direcciones específicas y a velocidades controladas.
El formado por doblado se efectúa al obligar al material a doblarse a lo largo de un eje. Entre los procesos por doblado están el doblez, corrugado y rechazado en alta velocidad. El formado por cizallado (guillotinado) es en realidad, un proceso de separación de material en el cual se hace pasar a presión una o dos cuchillas a través de una parte fija.
1.2.1 Cizallado
Cizallado es un proceso de corte para láminas, produce cortes sin que haya virutas, calor ni reacciones químicas. El proceso es limpio rápido y exacto, pero esta limitado al espesor que puede cortar la maquina y por la dureza y densidad del material. El cizallado es él termino empleado cuando se trata de cortes en línea recta; el corte con formas regulares redondas u ovaladas e irregulares se
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efectúan con punzo cortado y perforación. El cizallado suele ser en frió en especial con material delgado de muchas clases tales como guillotinado de papeles de fibras, telas, cerámica, plásticos, caucho, productos de madera y la mayoría de los metales.
El cizallado llamado también guillotinado en ciertas actividades se hacen en frió en la mayoría de los materiales. En general es para cortes rectos a lo ancho o a lo largo del material, perpendicular o en ángulo. La acción básica del corte incluye bajar la cuchilla hasta la mesa de la maquina, para producir la fractura o rotura controladas durante el corte. La mayoría de las cuchillas tienen un pequeño ángulo de salida. Para ciertas operaciones especificas como punzonado o perforado, no hay esos ángulos de alivio.
El cizallado o guillotinado puede emplearse con una gran variedad de materiales para cortar papel o refinar libros y en la cizalla escuadradora para lamina.
El cizallado también incluye procesos tales como punzado o perforación, estampado, punzado con matrices y refinado. El formado por compresión se efectúa al obligar al material, frío o caliente, a adecuarse a la configuración deseada con la ayuda de un dado, un rodillo o un buzo o punzón. El formado por compresión, incluye procesos tales como forja, extrusión, laminado y acuñado.
1.2.2 Punzonado
El punzonado es una operación de corte de chapas o láminas, generalmente en frío, mediante un dispositivo mecánico formado por dos herramientas: el punzón y la matriz. La aplicación de una fuerza de compresión sobre el punzón obliga a éste a penetrar en la chapa, creando una deformación inicial en régimen elastoplástico
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seguida de un cizallamiento y rotura del material por propagación rápida de fisuras entre las aristas de corte del punzón y matriz. El proceso termina con la expulsión de la pieza cortada.
La operación mecánica de punzando. En esta operación se ilustra con la figura 1.3, es la de obtener una figura determinada sobre la lamina en forma continua, oponiéndose a esta presión sobre la lamina en forma continua, oponiéndose a esta presión la resistencia al corte del material, el material cede y se produce el corte de la figura determinada.
Figura 1.3.
Operación de punzonado.
C=D-d/2
C= claro entre punzón y matriz.
D= diámetro de la matriz d= diámetro de el punzón
1.2.3 Etapas del Proceso de Corte
En la figura 1.3.1muestra el claro correcto entre punzón y matriz.
La figura 1.3.2 se muestra un tira de material se muestra una tira entre punzón y matriz.
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Figura 1.3.1 Figura 1.3.2
Figura 1.3.3 al iniciar el proceso de corte, el material cercano a la matriz y punzón tiene un esfuerzo a la tención y el material intermedio tiene un esfuerzo a la compresión
Figura 1.3.4 el punzón continua su penetración produciendo las grietas entre el material en la arista de corte del punzón y la matriz.
Figura 1.3.3 Figura 1.3.4
Figura 1.3.5 Al continuar se penetración el punzón, origina que las grietas mostradas en la figura 4 se encuentren produciéndose un corte correcto, al no encontrarse las grietas, el material se corta en forma incorrecta.
Figura 1.3.6 el material se separa cuando el punzón penetra aproximada mente un tercio del espesor del material.
14 Figura 1.3.5 Figura 1.3.6
Figura 1.3.7 el material cortado, se recupera del esfuerzo a la compresión mostrado en la figura 3 esto provoca una adherencia de material a la matriz, que frecuentemente el punzón debe de penetrar, como mínimo, hasta la arista inferior de la matriz, que es el inicio de el desahogo cónico. Al mismo tiempo, el material de corte, también se recupera de los esfuerzos a la tensión y provoca un adherencia al punzón, haciendo necesario el uso de extractores o pisadores, para mantener la posición de el material de corte.
Figura 1.4.8 con la penetración del punzón completa se observa que las secciones del material de corte y las piezas cortada tienen la misma sección pero invertida indicando que el corte es recto.
Figura 1.3.7 Figura 1.3.
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Figura 1.3.9Se ilustra el perfil del material de corte y la pieza cortada en forma correcta.
1. Características de los bordes de el material cortado
2. La deformación plástica es caracterizada por un radio pequeño R.
3. La zona bruñida tiene la altura D y aspecto brillante.
4. La fractura angular dada por la distancia P y con un aspecto mate.
5. La rebaba tendrá una altura H
Figura 1.3.9 Se ilustra el perfil del material de corte y la pieza cortada en forma correcta
16 1.2.4 Acuñado
Es casi un trabajo en frió con piezas pequeñas. Se desplaza el material por la presión y el impacto hacia las cavidades de la matriz. Como la cavidad está dada por completa y en forma muy precisa por los dados se necesita controlar con mucho cuidado el volumen del material; por lo tanto si el llenado es excesivo de la capacidad de la matriz puede dañar la maquina o producir artículos defectuosos.
El acuñado es especial para la producción de piezas pequeñas en donde se requieren de detalles y acabados muy exactos en las superficies. Su aplicación principal para fabricar monedas medallas y piezas similares.
1.2.5 Formado Con Matriz Muestra
El formado con matriz muestra es similar a algunos aspectos del acuñado. El formado por clavado se emplea para hacer moldes o dados excepto que la impresión se hace contra una pieza grande de material para empujar el metal desplazado hacia un área abierta, alrededor del modelo impreso en el material.
También se utilizan para estampar materiales blandos o para moldear plásticos u otros materiales. Suele ser más fácil hacer el objeto macho y prensarlo contra el material blando que maquinar la parte hembra en el material del dado. Cuando se hacen matrices, se alisa la superficie con esmeril después de formar con el dado maestro. Se utiliza para hacer cierto número de cavidades idénticas para moldes múltiples de compresión.
1.2.6 Mortajado
El entallado o mortajado es un proceso de corte fino para la lamina y plancha y difiere del cizallado en que la cuchilla esta a cierto ángulo. La cuchilla puede ser de cualquier configuración si se trata de partes pequeñas.
17 1.2.7 Niblado
El corte de laminas (niblado) incluye hacer recortes sucesivos hasta que se produce una forma más grande o recortada. Las formas internas se pueden empezar con facilidad a partir de agujeros taladrados y se emplean para producir secciones perforadas grandes. El recorte se utiliza en lugar de punzonar o perforar, para la producción de poco volumen o a baja velocidad las maquinas recortadoras o tijeras para lamina son muy adaptables, poco costosas, sencillas para manejarlas y mantenerlas, aunque la producción es lenta.
1.2.8 Perforación
El perforado es un proceso para recortar un agujero conformado en una lámina o placas metálicas. Se suele hacer en frió y se obtienen casi de cualquier forma. Las aplicaciones incluyen perforar las arandelas hacer agujeros para remaches mediante elementos estructurales de acero, aberturas en paneles que se van a terminar con otros procesos a fin de poder montar instrumentos o equipos y en operaciones similares.
Otros procesos de formado.
El formado por tensión se efectúa al estirar el material para que adopte la configuración deseada. Incluye procesos tales como estirado, formado por trefilado y abocinado.
Las herramientas de corte son, ya sea, de un solo filo o de filos múltiples.
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Con los avances de la tecnología, se han desarrollado materiales más fuertes y más duros. El procesamiento eficiente de esos materiales no era posible con los procesos tradicionales para remoción de material. Por lo tanto, se han creado varios procesos nuevos y especializados. Al contrario de los procesos tradicionales en donde la remoción del material necesita una herramienta de corte, los procesos no tradicionales se basan en los fenómenos ultrasónicos, químicos electroquímicos, de electro descarga y haces de electrones, láser e iones. En estos procesos, la remoción de material no esta influida por las propiedades del material; se puede maquinar material de cualquier dureza. Ahora bien, algunos de estos procesos se encuentran en la etapa experimental y no se presentan para elevados volúmenes de producción. En la mayoría de estos procesos, se maquina una parte cada vez. Los procesos no tradicionales son más complejos y se requiere considerable pericia y conocimientos para operarlos en forma eficiente.
1.3 PRENSAS TROQUELADORAS (figura 1.4)
Una prensa troqueladora es una máquina en la cual materiales laminados pueden ser troquelados, doblados, planchados, cortados, embutidos, perforados, etc.
La acción de las prensas se lleva a cabo por medio de una herramienta que es impulsada a presión contra el material laminado. La herramienta puede ser maciza o hueca, afilada o sin filo y de formas variadas según el caso.
La prensa usada para llevar a cabo estos cambios de forma tiene una mesa estacionaria o platina, sobre la cual se sujeta la matriz. Una corredera guiada o carro, que sujeta el punzón, se mueve hacia arriba y abajo perpendicularmente a
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la platina. El movimiento y la fuerza del carro son suministrados por un cigüeñal, un excéntrico o cualquier otro medio mecánico. También se emplean prensas accionadas hidráulicamente.
Si clasificamos a las prensas de acuerdo al mecanismo de conducción, se pueden clasificar en mecánicas o hidráulicas, pudiendo ser las primeras operadas manualmente, en el caso más elemental, y con motor en la mayoría de los casos.
El funcionamiento de las prensas operadas con motor está basado en el siguiente principio:
El motor hace girar un volante de la prensa que está unido al cigüeñal de la misma directamente o por medio de engranes o bandas, operándose con auxilio de un embrague de fricción; Este embrague es accionado por medio de un pedal o una estación de botones. El embrague se desconecta automáticamente después de cada revolución, a no ser que el operador mantenga oprimido el pedal, en cuyo caso la prensa repite el trabajo. Después de que el embrague desconecta al volante, un freno detiene el movimiento del propio cigüeñal. Una biela transmite el movimiento del cigüeñal a una parte móvil de la prensa o ariete, deslizándose éste en unas guías.
Las prensas manejadas con el pie generalmente son llamadas prensas de pedal, son usadas solo para trabajos livianos. Las prensas de manivela, son el tipo más común por su simplicidad. Son usadas para la mayoría las operaciones de perforado, recorte y de estirado simple. Las prensas de doble manivela están provistas de un método para mover los soportes de discos o las matrices de acción múltiple. Las de conducción excéntrica se usan sólo donde se necesita un solo martinete de golpe corto. Las de acción de leva están provistas de un reposo, en la parte inferior del golpe, por esta razón a veces se usan para accionar los anillos de sostén del disco en las prensas de estampado. Las de conducción por charnela son usadas donde se requieren grandes adelantos mecánicos junto a una acción rápida, como puede ser en el acuñado, cortado o en el modelado
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Guerin. Los mecanismos de palanca acodillada son usados principalmente en las prensas de estirado para accionar el soporte de discos.
El corte de materiales en frio. Generalmente se efectúa en una prensa alimentada manualmente o por medio de un alimentador automático, las prensas tienen una energía que es usada mediante un troquel al impacto con el material. Se usan prensas mecánicas e hidráulicas.
Existen dos clases de corte de metales en frio, que son:
El recortado, que se usan para obtener la pieza cortada con las dimensiones requeridas como producto final.
El perforado, que es usado para obtener una formación con las dimensiones requeridas.
Las prensas mecánicas, como la ilustrada con las figura 1.4, de construcción relativamente más sencilla, aprovechan la energía suministrada por un volante que proporciona una gran de la energía requerida.
Las prensa hidráulicas, sus principios son similares a las prensas mecánicas, con la diferencia de que se proporciona la energía requerida con un cilindro hidráulico, mismo que se le pude modificar la velocidad de alimentación del aceite para aumentar o disminuir la cantidad de golpes por minuto. Otra característica es que al modificar la presión de alimentación se aumenta o disminuye su capacidad de fuerza estos criterios dependen de la capacidad del cilindro que tenga la prensa.
21 Figura 1.4
Arreglo típico de una prensa para cortar lamina (troqueladora)
CAPITULO II
ESTUDIO DE TROQUELES
2.1 TROQUELES
Definición: Herramienta empleada para dar forma a materiales sólidos, y en especial para el estampado de metales en frío.
En el estampado se utilizan los troqueles en pares. El troquel más pequeño, o cuño, encaja dentro de un troquel mayor, o matriz. El metal al que va a darse forma, que suele ser una lámina o una pieza en bruto recortada, se coloca sobre la matriz en la bancada de la prensa. El cuño se monta en el pistón de la prensa y se hace bajar mediante presión hidráulica o mecánica.
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En general cualquier operación realizada en un troquel se le llama troquelado y hay tres tipos que son:
Simples: Estos troqueles permiten realizar solamente una operación en cada golpe del ariete o carnero, son de baja productividad y normalmente es necesario el uso de otros troqueles para poder concluir una pieza y considerarla terminada.
Compuestos: Estas herramientas permiten aprovechar la fuerza ejercida por el ariete realizando dos o más operaciones en cada golpe y agilizando así el proceso.
Progresivos: Estos troqueles constan de diferentes etapas o pasos, cada uno de ellos modifica el material en una determinada secuencia establecida por el diseñador (secuencia de corte), de tal manera que al final se obtiene una pieza o piezas terminadas. Son altamente productivos aunque su mantenimiento y operación es más compleja que en los anteriores y requiere mayor capacitación del personal involucrado.
2.2 CARACTERISTICAS Y APLICACIONES
Quizá la principal característica de las piezas metálicas troqueladas es que, con unas cuantas excepciones, el espesor de la pared es esencialmente el mismo en toda la pieza. Las piezas troqueladas terminadas son, algunas veces, bastante complicadas en forma, con muchas salientes, brazos, agujeros de varias formas, huecos, cavidades y secciones levantadas como se muestra es la figura 2.1En todos los casos, el espesor de la pared es esencialmente uniforme. No se realizan repujados gruesos del tipo que se encuentra en muchos vaciados.
23 FIGURA 2.1 Colección de piezas troqueladas
Los troquelados se llevan a cabo en espesores que varían desde 0.025 mm hasta 9 mm de espesor. El tamaño de las piezas troqueladas va desde la más pequeña usada en los relojes de pulsera, hasta los, grandes tableros empleados en camiones o aviones.
2.3 TROQUEL CONVENCIONAL
Las piezas troqueladas pueden maquinarse después del recortado o doblado si se requieren dimensiones más precisas de las que pueden producirse por troquelado, o cuando se requieren formas que no son factibles solamente por troquelado.
Ejemplos de esto es el escariado de los barrenos centrales de poleas o engranes troquelados, superficies rectificadas para darles planicidad y ranuras o áreas de alivio que requieren un cambio en el espesor de la pieza.
2.4 PROCESO DE TROQUELADO FINO
El proceso de troquelado fino es una técnica de prensado que utiliza una prensa especial y herramientas y troqueles de precisión para la producción de piezas que quedan casi terminadas y listas para usar cuando salen de la prensa de troquelado fino, a diferencia de las piezas que se troquelan por métodos convencionales. El troquelado fino produce piezas con superficies cortadas limpiamente a lo largo de todo el espesor del material. En comparación, las piezas troqueladas convencionalmente por lo general exhiben un borde cortado con limpieza sólo sobre un tercio del espesor del material y el resto presenta fracturas.
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Con el troquelado convencional, cuando estas superficies desempeñan alguna función, se puede requerir alguna forma de operación secundaria de acabado, como, rectificado, escariado, pulido, etc. A menudo se necesitan varias de estas operaciones para terminar la pieza.
Cuando se emplea el troquelado fino, aparte del mejoramiento de la calidad de las superficies cortadas, puede obtenerse una mayor precisión dimensional; además el proceso permite operaciones que normalmente no se realizan con troquelado convencional.
Ciclo de la prensa En la figura2.2 se presenta la secuencia de operaciones durante un ciclo de la prensa para troquelado fino: (1) el troquel se carga con material (2) El movimiento hacia arriba del carro levanta la platina inferior y el porta troquel. Esto levanta el material hasta la cara de la matriz. (3)Conforme cierra el troquel, el anillo V se encaja en el material. El material se sujeta entre el anillo V (o aguijón) y la placa de la matriz, por fuera del perímetro de corte. El contrapunzón (el cual está bajo presión) sujeta el material contra la cara del punzón cortador por la parte interior del perímetro de corte. (4) Mientras la presión del anillo V y la contrapresión se mantienen constantes, el punzón continúa su carrera hacia arriba, cortando limpiamente la pieza. Ésta queda dentro de la matriz mientras que el recorte interior queda dentro del punzón. En la posición máxima superior, todas las presiones son eliminadas. (5) El carro se retrae y se abre el troquel. (6) Casi enseguida de que se abre el herramental, se vuelve a aplicar la presión del anillo V. Esto desprende del punzón la tira del material que había quedado insertada en él y empuja el recorte interior fuera del punzón. La alimentación con material comienza. (7) Se vuelve a aplicar la contrapresión expulsando la pieza que continuaba en la matriz. (8) La pieza y el recorte se saca del área del troquel por medio de un chorro de aire o con un brazo removedor. (9) El ciclo se completa y queda listo para volver a empezar.
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FIGURA 2.2 Ciclo de una prensa de troquelado fino.
2.4.1 Características típicas y sus aplicaciones
Las razones para considerar el troquelado fino incluyen la necesidad de acabados superficiales mejorados, forma de escuadra en los bordes cortados, mayor precisión dimensional y una apariencia y planicidad superiores, comparadas con las que se obtienen mediante el troquelado convencional
Se pueden incorporar piezas como pistas para levas, pernos localizadores, remaches y guías a la pieza hecha por troquelado fino. La producción de
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engranes, segmentos de engrane, trinquetes y cremalleras es uno de los principales campos de aplicación del troquelado fino.
Acabado superficial y escuadrado de los bordes El acabado promedio de la superficie en piezas hechas por troquelado fino es de 0.45 mm. Es posible obtener un súper acabado de 0.1 a 0.2 mm con matrices de carburo para aplicaciones como levas especiales para las cuales se requiere una superficie pulida. Debido al desgaste de los troqueles y a los materiales usados, la cifra de 0.45 mm puede rebasarse después de producir cierto número de piezas.
La perpendicularidad de los bordes cortados rara vez es de 90 grados, pero no varía más de 40 a 50 minutos, aproximadamente. La calidad del material cortado y le estado del herramental son las condiciones que más influyen en estas características.
2.5 TROQUELES PROGRESIVOS (figura 2.3)
Troqueles progresivos realiza una serie de operaciones en tiras de material, en dos o más estaciones durante cada golpe de la prensa para producir una pieza, según la tira de material se mueve atraves del troquel progresivo. Cada estación de trabajo realiza una o más operaciones distintas, pero la tira debe moverse desde la primera estación y atraves de cada una de ellas para producir una parte completa.
Pueden incorporarse en el troquel una o más estaciones intermedias que se les llaman muertas no para ejecutar trabajo sobre la tira de metal, sino para posicionar la tira, facilitar el avance de la misma de una estación a otra, proporcionar seccione máximas de la matriz, o simplificar su construcción.
El avance lineal de la tira de material a cada golpe de la prensa se conoce como la progresión, avance o paso y es igual a la diferencia entre estaciones inmediatas
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que se les llaman muertas no para ejecutar trabajo sobre la tira de material sino para posicionarla, facilitar el avance de la misma de una estación a otra, proporcionar secciones máximas de matriz o simplificar su construcción.
El avance lineal de latirá de material a cada golpe de la prensa se conoce como la progresión, avance o paso; y es igual a la distancia entre estaciones. Las partes de la tira que no se desean se van cortando de la misma según avanza a través del troquel, y una o mas cintas o lengüetas se dejan conectadas a cada parte parcialmente completada para construirla a través de las estaciones del troquel.
Algunas veces las partes se hacen de piezas cortadas individualmente, que no forman parte ni están conectadas a una tira; en tales casos, se emplean de dos mecánicos u otros dispositivos par el movimiento de la pieza de estación a estación.
En el troquel progresivo, las partes permanecen conectadas a la tira de material que se hace avanzar atreves del troquel por alimentadores automáticos y posicionados con rapidez y precisión por medio de guías.
Tipos de troqueles progresivos las operaciones necesarias para hacer una parte, ser incorporadas dentro de una serie de troqueles individuales, un troquel progresivo o un troquel de transferencia. Los troqueles individuales pueden ser de cualquiera de los dos, operación simple o sencilla.
28 Figura 2.3
Troquel progresivo
La capacidad de la prensa y el tonelaje dependen de la medida del troquel y cuanto trabajo tiene que ejecutar. La longitud de un troquel progresivo o de transferencia es determinado por la medida de la parte y el número de operaciones que van a ser ejecutadas. El número de estaciones del troquel no son necesariamente la misma como el número de operaciones básicas pero depende de cómo estas operaciones son combinadas y divididas, cuando el acomodamiento de la tira es diseñada. El acomodamiento podría incluir las estaciones y dar estaciones extras, si es necesario para hacer la función del troquel más fuerte, dar espacio para trasladar de estaciones muertas necesarias para hacer un troquel más fuerte, dar espacio para trasladar de estación a estación y dar estaciones extras. En ocasiones es necesario hacer troqueles
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extras provisionales para realizar pruebas y así verificar la formación de la pieza y cuantas estaciones son necesarias.
El número de estaciones para ser usado en un troquel progresivo o en un troquel de transferencia podría ser cuidadosamente considerado particularmente si una o dos estaciones más podrían hacer el troquel tan largo que la siguiente prensa más larga podría ser requerida. Si una prensa más grande no está disponible o si no puede ser comprada, las operaciones siguientes para hacer la parte deben ser combinadas dentro de más pocas estaciones del troquel o la parte debe ser hecha en más de un troquel. También la siguiente prensa más grande puede operar en menos carreras por minuto que la aprensa más pequeña. Resultando una producción más baja y un aumento del costo.
Si las partes tienen un embutido más grande en un extremo que en otro y las piezas grandes de forma irregular, algunas veces pueden inclinarse en un ángulo a la cama de la prensa para obtener un embutido más favorable o una posición de formado para ganar una mejor superficie de planchado.
Partes pequeñas pueden ser hechas de dos o más por carrera para utilizar más eficientemente la prensa. Un chorro de aire o la gravedad son usados para descargar el troquel. Las partes más grandes que tienen una velocidad de producción más baja son cargadas y descargadas manualmente con alguna asistencia de la gravedad. Las partes de alta producción más baja son cargadas y descargadas manualmente con alguna asistencia de la gravedad. Las partes de alta producción de cualquier medida pueden ser transferidas para cargar automática y mecanismos de descarga. Las prensas manualmente cargadas usualmente son operadas intermitentemente por el operador. Las prensas de alta producción están trabajando continuamente. Cuando se montan como en línea de producción, las prensas son sincronizadas, esto es que todo el equipo auxiliar y la prensa en la línea operan como unidad.
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Los troqueles progresivos y de transferencia con zapatas fuertes, postes guía, bujes y mamelón y elementos de troquel reducen el uso del troquel de la vibración y distorsión y mejora la producción.
Siempre que es posible, se produce una pieza con un troquel compuesto con objeto de fabricarla en una sola operación. Los troqueles progresivos para troquelado han estado en uso por varios años.
Las operaciones que pueden efectuarse en los troqueles progresivos para troquelado fino son las siguientes:
· Achaflanado (interno o externo)
· Doblado (laterales, lengüetas salientes, etc.)
· Acuñado para abocados adelgazado del material en componentes tipo martillo, bridas y monedas o medallas.
· Formado embutidos superficiales son posibles en ciertas piezas y materiales).
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CAPITULO III
DISEÑO DEL PROYECTO
3.1 RECOMENDACIONES PARA DISEÑO
Utilización del material Las piezas deben diseñarse para lograr el máximo aprovechamiento del material. Las formas que pueden acomodarse muy juntas son mejores que las que tienen que espaciarse sobre el material. Una pieza en forma de L se acomoda mejor que una en forma de T.
Otros ejemplos se ilustran en la figura 3.1 Este aprovechamiento del material también requiere una estrecha comunicación entre el diseñador y el fabricante de troqueles, o cuando menos la habilidad del diseñador para visualizar una distribución como lo haría el fabricante de troqueles.
FIGURA3.1 Dos ejemplos de piezas para permitir un mejor acomodo de las planillas y, en consecuencias, un mejor aprovechamiento del material.
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También debe considerarse el aprovechamiento de las porciones sobrantes para producir piezas adicionales. En el caso de grandes proyectos, muchas piezas requerirán el mismo espesor y material. Al diseñar una pieza pequeña a partir de un pedazo de material remanente del recorte de una pieza más grande, el diseñador ahorra material. En estos casos, deben hacerse las anotaciones pertinentes en el dibujo para proporcionarla información al personal de manufactura. La figura 3.2 presenta un ejemplo de este tipo de casos.
Otro ejemplo es el troquel típico para la laminación de un motor en el que las piezas de la armadura y del campo se hacen de la misma tira de material con muy poco desperdicio.
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FIGURA. 3.2Los rediseños pequeños permiten que una pieza pueda cortarse del material sobrante del recorte de otra pieza.
Agujeros. El diámetro de los agujeros perforados no debe ser menor al espesor del material, como se muestra en la figura 3.3 Los manguitos de soporte de punzones especialmente sincronizados o el método de troquelado fino, permiten hacer agujeros más pequeños; pero con el herramental convencional de troquelado, la rotura de punzones se vuelve excesiva si se intentan perforar agujeros más pequeños que el mínimo establecido.
FIGURA 3.3 Reglas de diseño para el tamaño y espaciamiento de los agujero
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El espaciamiento entre agujeros debe tener un mínimo de 2 veces el espesor del material, aun cuando se prefieren 3 veces desde el punto de vista de la resistencia del troquel. Por ejemplo, si el espesor de la pared es demasiado pequeño, la capacidad de la matriz para resistir la presión de perforado es amenazada seriamente.
FIGURA 3.4Los agujeros perforados no deben localizarse demasiado cerca del borde de la pieza.
La distancia mínima del borde de un agujero al siguiente debe ser cuando menos igual al espesor del material, aunque es preferible que sea de 1.5 a 2 veces al espesor véase figura 3.4 Un espaciamiento demasiado pequeño hace que la pieza se deforme en el área del borde que esta junto al agujero.
Perforar un agujero antes de doblar la pieza es menos costoso que efectuar el perforado o barrenado de la pieza como una operación secundaria. La distancia mínima entre el borde inferior de un agujero y la otra superficie debe ser 1.5 veces el espesor del material, más el radio del doblez, según se ilustra en la figura 3.5. El agujero se distorsiona si esta distancia mínima no se respeta.
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FIGURA 3.5 Espaciamiento mínimo entre un agujero perforado y un doblez para evitar la distorsión del agujero.
Los autores han empleado el siguiente método para eliminar o minimizar la distorsión cuando el diseño requiere que el borde inferior del agujero esté a una distancia menor que la distancia mínima recomendada.
Una ranura no funcional, ya sea cuadrada o rectangular, puede perforarse directamente debajo del agujero o agujeros deseados (debe respetarse la distancia mínima de un espesor de pared entre los agujeros). Debido a esto, durante el doblez ningún esfuerzo o deformación (o al menos muy poca) se transmite al agujero figura 3.6. El método de prueba y error en la experiencia son necesarias para determinar dimensiones.
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FIGURA. 3.6 Método para evitar la distorsión de agujeros ubicados junto a un doblez.
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FIGURA 3.7 Problema de alineación de los agujeros en los extremos opuestos de una pieza doblada en U. (a) Método normal. No se recomienda si se requiere una alineación precisa de los agujeros. (b) Método más preciso: agujeros perforados o barrenados después del doblado. (c) Los agujeros ovales o sobredimensionados compensan el desalineamiento. (d) El agujero piloto asegura que la plantilla quede centrada en la matriz de doblado.
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A menudo se desea incluir dos agujeros alineados en los extremos opuestos de una pieza doblada en U, con objeto de sostener una flecha o con algún otro propósito. Los diseñadores deben entender que es difícil doblar una pieza a partir de una plantilla preperforada que tenga los agujeros alineados con precisión.
Pueden considerarse varias alternativas: (1) perforar o barrenar los agujeros después del formado. Esto es más caro, pero permite una excelente alineación.
(2) Usar amplias tolerancias en los agujeros o hacer en uno de ellos una ranura para alinear la pieza, si la función de la pieza lo permite. (3)Incluir un agujero piloto en el fondo de la U. Se hace coincidir este agujero con un perno localizado en la matriz de doblado, en el cual se coloca la plantilla. (Otro punto, si verdaderamente se quiere alinear con precisión mediante este método, es usar materiales con un estrecho control de espesor. Aun cuando el material con una estrecha tolerancia de espesor tiene un precio mayor, el costo adicional puede más que compensarse por los ahorros realizados al no tener que llevar a cabo una operación secundaria véase la figura 3.7
El diseñador de piezas troqueladas debe intentar siempre especificar agujeros redondos en lugar de agujeros cuadrados, rectangulares u otras formas. Los costos de hacer punzones y matrices redondos son bastante más bajos que para cualquier otra forma.
FIGURA 3.8Reglas de diseño para radios de esquinas interiores y exteriores en piezas recortadas.
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FIGURA 3.8 Las proyecciones y lengüetas estrechas hacen que los punzones del troquel sean estrechos y frágiles. Esto debe evitarse. Las proyecciones deben ser anchas si posteriormente van a someterse a operaciones de doblado.
Aristas afiladas. Las aristas a escuadra, ya sea internas o externas, deben evitarse siempre que sea posible. Las aristas externas a escuadra tienden a romper prematuramente los punzones o matrices, originando rasgaduras, grandes rebabas o bordes ásperos en el área de la arista de la pieza recortada.
Asimismo las aristas interiores a escuadra en punzones y matrices son un punto de concentración de esfuerzo que pueden llevar a la rotura y falla durante el tratamiento térmico o uso. Una regla general es dejar la arista con un radio mínimo de redondeo de una y media veces el espesor del material y nunca menor de 0.8
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mm véase figura 3.8. Debe recordarse que inevitablemente habrá una arista a escuadra siempre que dos bordes producidos por operaciones de cizallado, ranurado o recortado hagan intersección en ángulo aproximadamente recto. Tales esquinas pueden redondearse puliendo la pieza en tambor o mediante alguna otra operación segundaria.
Secciones estrechas Las proyecciones largas y estrechas deben evitarse, dado que tienden a distorsionarse y requieren punzones delgados y frágiles. Como regla general, las secciones largas no deben ser menores de 1.5 veces el espesor del material. Si la proyección o lengüeta es relativamente corta, esta precaución puede ser menos estricta.
3.2 ESTUDIO ECONÓMICO
3.2.1 Cantidades económicas para producción
El troquelado convencional es un proceso de alta producción. La producción es muy rápida, de 35 a 500 o más golpes por minuto. Si la producción total es suficiente para justificar el uso de troqueles compuestos o progresivos, tanto el recortado como el doblado pueden realizarse en un solo golpe de prensa. En estos casos, las piezas pueden producirse completas a una velocidad de miles por hora.
Un troquel progresivo para la producción de piezas requiere altos rangos de producción (250 000 piezas al año, por ejemplo) para justificar la inversión. Los troqueles convencionales para producir tales piezas podrían constar de un troquel recortador y perforador y de un troquel doblador que juntos, cuestan sólo la mitad de un troquel progresivo. Como regla general, un troquel progresivo no deberá considerarse, a menos que puedan eliminarse cuando menos dos operaciones secundarias.
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El costo de los troqueles de doblez varía considerablemente, según su complejidad y tamaño. Un troquel simple convencional para formar un doblez puede ser muy barato, mientras que un troquel para doblado complejo o un troquel de embutido para una pieza grande puede requerir una inversión grande.
Como resultado de estos significativos costos de herramental para el troquelado de metales, aun con bajos costos de mano de obra por unidad con operaciones múltiples, el troquelado convencional es un proceso para alta producción.
Las prensas troqueladoras son relativamente bajas en costo comparadas con otro equipo para alta producción. Sin embargo, el costo de la prensa no es un factor significativo en el cálculo del tamaño del lote económico, debido a que las prensas son versátiles. Casi cualquier prensa tiene la posibilidad de realizar un amplio rango de operaciones de troquelado.
Generalmente el troquelado fino puede clasificarse como un proceso de producción de alto volumen, ya que la calidad y el costo del herramental requieren una razonable cantidad de piezas para justificar el gasto. Una comparación entre varios métodos de producción debe mostrar una verdadera justificación, debido a que los costos del herramental no son el único factor que debe tomarse en cuenta.
En algunos casos, cantidades de 1000 a 5000 piezas pueden amortizar el costo del herramental. Esto sucede cuando se elimina una costosa operación secundaria (como el perfilado por control numérico, rectificado o un escariado difícil) al diseñar la fabricación de la pieza por medio de troquelado fino. Como guía general, puede decirse que las cantidades mínimas por considerar están entre 10000 y 20000 piezas.
Comparaciones producción tiempo El ciclo de operación es ligeramente más lento en el troquelado fino que en el troquelado convencional. Una rapidez de prensa de 45 golpes por minuto podría ser un buen promedio en las operaciones de troquelado fino. Al comparar el troquelado fino con el troquelado convencional, el
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costo total de todas las operaciones necesarias para completar una pieza incluyendo el maquinado secundario, deben considerarse
3.2.2 Troquelado de Pequeños Volúmenes
En forma muy general, puede decirse que para condiciones promedio, la línea divisora entre producciones de poco volumen y las regulares (de volumen medio) está entre 5000 y 10000 piezas por partida o lote. Probablemente lo más importante es la cantidad total que se espera produzca el herramental durante su vida. Si esta cantidad es menor de 20 000, entonces los métodos para pequeños volúmenes probablemente darán los costos totales más bajos. Cuando se requiere de 10000 a 20000 piezas, puede ser ventajoso tener tanto estimaciones de herramental convencional como de herramental para bajos volúmenes de producción. Esto permite hacer un estudio comparativo de costos.
Otra regla para diferenciar el método de bajo volumen y el regular es la siguiente:
cuando el costo de los troqueles excede el costo de las piezas por producir, se trata de un trabajo de bajo volumen. Otra ventaja de los métodos para volúmenes pequeños es el poco tiempo requerido para la elaboración del herramental necesario. Debe notarse, sin embargo, que la calidad de las piezas producidas con el herramental de tipo permanente es usualmente superior que la producida con troqueles temporales y, por tanto, la intercambiabilidad de las piezas producidas es mejor.
Los métodos de troquelado para bajos volúmenes deben considerarse en cualquiera de las siguientes condiciones:
(1) Para producciones piloto, prototipo o experimentales, particularmente cuando se esperan cambios de diseño, por lo que aún no es recomendable el uso de herramental permanente.
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(2) Para producción de piezas de repuesto después de que el herramental original se ha desechado.
(3) Para productos como equipo industrial, médico o de laboratorio cuyos volúmenes de producción no son grandes.
(4) En los casos en que es esencial el envío inmediato de un componente para el éxito comercial de un producto (por ejemplo, un artículo de temporada cuyo desarrollo ha comenzado tardíamente o requiere mucho tiempo). Con un menor tiempo de fabricación del herramental, la producción puede empezar con más rapidez. En estos casos, los requerimientos económicos básicos (bajo costo y alta productividad) pueden desecharse con el herramental temporal. Estas consideraciones deben tomarse en consideración cuando luego se desarrolle el herramental de tipo permanente.
(5) Como repuesto a herramentales de tipo permanente, cuyo trabajo es esencial, a fin de evitar interrupciones en el proceso de manufactura.
(6) Para negocios con escaso presupuesto donde no se considera conveniente invertir una gran suma en costoso herramental permanente.
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CAPITULO IV
DESARROLLO DE PROYECTO
4.1 FUNCIONAMIENTO DE LAS LLAVES DENTADAS O DE SIERRA
Cuando se inventaron las primeras cerraduras eran grandes cajas metálicas que necesitaban para abrirse llaves de hierro muy grandes y pesadas.
Son las cerraduras más abundantes en nuestro alrededor, desde el mas simple candado hasta posiblemente la puerta de nuestra casa funcionan con una de estas llaves
Sin embargo en siglo XX ha habido una evolución muy grande en el diseño de nuevos sistemas de cierre de puertas que ha ocasionado una gama actual de tipos de llaves muy amplia y variada.
Su mecanismo es ingenioso pero no reviste excesiva complejidad. Básicamente se trata de una pieza cilíndrica, con una cavidad para la llave, que gira dentro de otra pieza de forma tubular. El giro de la pieza interior actúa sobre el mecanismo que corre el pasador o resbalón de la cerradura.
La pieza tubular y la cilíndrica tienen varios taladros coincidentes por donde se mueven unos pistones seccionados que impiden el movimiento de giro en ausencia de la llave. Así, introduciendo la llave cada diente empuja su pistón hasta la posición correcta de desbloqueo liberando la pieza cilíndrica y permitiendo su giro.
Este mecanismo básico se ha ido complicando por las ideas de distintos fabricantes, han aparecido llaves con dientes a ambos lados, con dos filas de dientes en paralelo y hasta aquellas de fichet, con perfil en forma de H y dientes en los cuatro bordes (un peligro para los bolsillos). El porque de estas complicaciones resulta evidente, la seguridad de los primeros tipos es bastante relativo, pueden abrirse con unos útiles bastante simples y mucha practica.
La llave común consiste en una pieza de metal con dientes o surcos que tiene la forma de la cerradura y se utiliza para abrirla introduciéndola en ella y girando. La
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cabeza de la llave es más ancha y plana para permitir efectuar el giro de la llave cuando se abre o se cierra la puerta. Cada fabricante de cerraduras fabrica una serie completa de llaves diferentes para que no se puedan abrir una cerradura con las llaves de otra cerradura del mismo modelo. Las llaves antiguas eran como un tubo redondo de hierro con una paleta al final, las cerraduras antiguas usaban ese tipo de llaves.
A nivel de usuario se utilizan llaves para acceder a los siguientes espacios.
• Oficinas, talleres y locales comerciales
• Puerta de acceso a bloques de viviendas
• Buzones donde se deposita la correspondencia de correos
• Puerta de acceso a viviendas
• Acceso a las habitaciones de los hoteles
• Acceso al interior de los automóviles.
• Acceso a cajas fuertes y de seguridad
La tecnología que desarrolla y produce cerraduras cada vez procura hacer cerraduras más seguras que impidan poder abrir las dependencias cerradas a ladrones o intrusos y por tanto llaves también más sofisticadas y difíciles de duplicar.
4.2 DESARROLLO
El Proyecto consistirá en el diseño y puesta a punto de un troquel progresivo de estampado de forma de llave para duplicado modelo R52 de alba y/o RH-52 de phillips.
El troquel que se va a desarrollar para la fabricación de la pieza es un Troquel
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Progresivo Combinado. Bajo esta definición se clasifican los troqueles progresivos que por un lado tienen acción mixta, esto es, que se realizan varias transformaciones en el mismo troquel y por otro no tienen los útiles en línea sino combinados de modo que realizan una acción simultánea sin necesidad de repetición.
La acción simultánea a realizar será el corte de un desarrollo para separarlo del fleje y su embutición hasta formar la pieza final.
El Proyecto y Definición de este tipo de troqueles no se puede realizar directamente por la complicación que entraña, por lo que será necesario realizar pruebas con troqueles simples e independientes a fin de encontrar las dimensiones y efectos necesarios en la definición del troquel combinado.
Se realiza una planificación por fases del Proyecto:
-- Recopilar toda la información necesaria y realizar el estudio del proceso de producción.
-- Realizar la fase de Prototipo consistente en:
_ Diseño de Prototipo que realice el corte por un lado de desarrollos válidos.
_ Diseño de Prototipo que realice la embutición por otro lado de estos desarrollos para lograr la pieza.
_ Definición de dimensiones de los elementos mecánicos activos que realizan ambas operaciones simples.
_ Obtención de Prototipos de piezas.
-- Realizar la fase Serie consistente en:
_ Diseño de Troquel Serie que realice en un solo paso el corte y estampado.
_ Obtención de Primeras Muestras.
_ Definición detallada del proceso de producción.
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4.3 ANÁLISIS DEL PROCESO DE FABRICACIÓN
Antes de la definición del proceso de fabricación que se utilizará para fabricar la tapa se realizará un análisis de los planos a fin de tratar de resolver todos aquellos problemas que puedan surgir.
Tomando todas estas exigencias se define el proceso de producción.
Definido el Proceso de Fabricación se recopila todo el material técnico (Normas, Especificaciones, etc.…) necesario para la realización del Proyecto completo a fin de no retrasar ninguna fase posterior.
Para la definición del material se hará una prueba de dureza Rockwell realizando una selección idónea entre las posibilidades para que no haya retrasos cuando sea necesario y realice su labor de búsqueda de suministrador ajustando los plazos de suministro a las necesidades del Proyecto.
Se realiza el Cálculo del desarrollo circular necesario así como el fleje del que se extraerá.
Para finalizar esta fase se eligen las prensas idóneas en las que se realizarán Prototipos y Primeras Muestras.
4.4 DISEÑO DEL PROTOTIPO DE TROQUEL, PRUEBAS Y OBTENCIÓN DE PROTOTIPOS
El Prototipo de Troquel no es la forma final del Troquel Serie sino un troquel que deberá cumplir:
-- Económico tanto en plazos como en costo.
-- Resolutivo a la hora de comprobar la capacidad de fabricación de la pieza ofertada.
-- Se aprovecharán elementos ya existentes y utilizados en anteriores proyectos.
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-- Concluyente en la definición de las dimensiones claves que se utilizarán para el troquel serie.
-- No habrá elementos mecánicos, neumáticos o hidráulicos más allá de los de la prensa de pruebas. La introducción y recogida de la máquina del desarrollo y de la pieza se harán de forma manual.
-- Se obtendrán las dimensiones de los elementos activos partiendo de la forma de una R52 de alba, con la consigna de conseguir que se “copien” en el desarrollo.
Una vez definido el Prototipo se subcontratará el mecanizado otorgando a la recepción de los componentes una atención crítica para detectar errores de mecanizado.
Recibidos los componentes, se montan y se realizan las pruebas para la fabricación de los Prototipos de la Pieza llevando un diario de pruebas que refleje todos los ajustes realizados.
Se fabrican los Prototipos de la pieza llevando a cabo un control y estudio dimensional con máquina tridimensional.
Pieza a realizar (figura 4.2)
La forma a realizar fue tomada de las especificaciones de la forja (llave antes de que tenga una combinación especifica) modelo Rh52 y/o R52 (figura 4.1) este modelo es fabricado por ALBA® empresa que se encarga de la distribución del modelo a otros vendedores de llaves sin importar que el estampado haga referencia a otras marcas comerciales (philips, yale etc.)
Figura 4.1
49 Dimensiones
Clave Descripción Marca Unidad Precios Cantidad Importe CERACC00065 LLAVE LATON R52 ALBA PZA 4.35 1.00 4.35
50 4.4.1 Descripción del Material
Latón Cu63/Zn37
Descripción General:
Marcas comunes: Boltomet L® IMI 237® MS 63
Buena maquinabilidad, excelente para trabajo en caliente, conformado y soldadura. Se emplea en reflectores, tornillos, cadenas, cerrojos y remaches.
Propiedades Eléctricas
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Coeficiente de Temperatura ( K-1 ) 0,0016-0,0017 Resistividad Eléctrica ( µOhmcm ) 6,2-6,6
Propiedades Físicas
Densidad ( g cm-3 ) 8,45
Punto de Fusión ( C ) 900-920
Propiedades Mecánicas
Alargamiento ( % ) <55
Dureza Brinell 65-136
Módulo de Elasticidad ( GPa ) 95-110 Resistencia a la Cizalla ( MPa ) 280-310
(28.55520-31.611222Kg/mm2) Resistencia a la Tracción ( MPa ) 330-500
Propiedades Térmicas
Coeficiente de Expansión Térmica @20-
100C ( x10-6 K-1 ) 19,0-20,5
Conductividad Térmica a 23C ( W m-1 K-1 ) 125
Pieza en: latón
Piezas a realizar: 100,000
Espesor de la lamina: 1/16´´ = 1.5875mm Precio del material: $20 kg
4.4.2 Primer diseño (figura 4.3)
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Figura 4.3 Dibujo de la Tira de Material Propuesto.
Cálculos
Para realizar los cálculos se tomaron los siguientes aspectos:
Un troquel simple con una disposición normal No se tomo en cuenta el vaciado
Los cálculos siguientes fueron obtenidos de las tabla anexas
Dimensionamiento de la base matriz Calculo de la tira de material
Paso P P=22.908mm
Ancho del fleje B B=86.2893mm
Metros necesarios de fleje 2290.8m Peso del material por pieza 0.0265164kg
Peso del material 2651.640.009Kg
Costo por pieza $0.5303
Costo total $53032.8
Centro de presión (10.615, 25.8365)
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Espesor E de la matriz de corte E= 17 mm Espesor E1de la placa porta matriz E1= 14.4 mm Espesor E2 de extractor-guía E2=12 mm Espesor E3 de las guías E3= 6.175
Ancho B del fleje B= 22.908 mm
Ancho aproximado A2de guías A2= 30±7
Ø nominal de tornillos M8
Largo C1 de guías C1= 258.86 mm
Juego h3 de entrada del feje h3= 0.79375 mm Parte recta del corte de la matriz h1= 0.7937 mm
Altura h del tope 2.38125
Dimensionamiento del cabezal punzónador
Longitud L normalizado de los punzones L= 90mm
Diámetro mínimo del punzón dmin=2.38125X10-3 Espesor E4 de la placa porta punzones E4=14 mm
Espesor E5 de la brida E5= 9.666 mm
Ancho S1 de la pestaña de la brida S1= 0.833 mm Espesor E6 de la placa de apoyo E6= 2mm
Toneladas de la prensa f=20
Diámetro d2 d2= 32f7
Rosca d1 d1= M22X1.5
Vástago
Largo L2 L2= 1.75 (32f7)
Debido a las deficiencias presentadas en el primer diseño nos vimos en la necesidad de comenzar uno nuevo, en el cual si se tomara en cuenta el vaciado y se obtuvieran dos piezas por golpe partir de la reubicación de los punzones lo cuan nos ayuda disminuir el desperdicio de material y al mismo tiempo obtener un menor costo.
54 4.4.3 Diseño Definitivo
Los cálculos siguientes fueron obtenidos de las tabla anexas Calculo de la tira de material
Paso P P=40.22643mm
Ancho del fleje B B=56.13577mm
C´= C´´ 1.6757mm
B5 10.7376mm
Metros necesarios de fleje 2200.8m Peso del material por pieza 0.0265164kg
Peso del material 2651.640.009Kg
Costo por pieza $0.5003
Costo total de materia $53002.8
Costo por pieza amortizando el troquel $0.66
Costo total $69702.8
Centro de presión (10.615, 25.8365)
Perímetro de punzón de vaciado 18.07mm Área de corte de punzón de vaciado 26.0096 mm2
55 Dimensionamiento de la base matriz
Espesor E de la matriz de corte E= 17 mm Espesor E1de la placa porta matriz E1= 14.4 mm Espesor E2 de extractor-guía E2=12 mm
Espesor E3 de las guías E3= 6.175
Ancho B del fleje B= 22.908 mm
Ancho aproximado A2de guías A2= 30±7
Ø nominal de tornillos M8
Largo C1 de guías C1= 258.86 mm
Juego h3 de entrada del feje H3= 0.79375 mm Parte recta del corte de la matriz H1= 0.7937 mm
Altura h del tope 2.38125
Dimensionamiento del cabezal punzónador Longitud L normalizado de los punzones
L= 90mm
Diámetro mínimo del punzón dmin=2.38125X10-3 Espesor E4 de la placa porta
punzones
E4=14 mm
Espesor E5 de la brida E5= 9.666 mm Ancho S1 de la pestaña de la brida S1= 0.833 mm Espesor E6 de la placa de apoyo E6= 2mm Toneladas de la prensa f= 13.5 T
Diámetro d2 d2= 32f7
Rosca d1 d1= M22X1.5
Vástago
Largo L2 L2= 1.75 (32f7)
4.4.4 Prensa Hidráulica Troqueladora
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Las prensas manejadas con el pie generalmente son llamadas prensas de pedal, son usadas solo para trabajos livianos. Las prensas de manivela, son el tipo más común por su simplicidad. Son usadas para la mayoría las operaciones de perforado, recorte y de estirado simple. Las prensas de doble manivela están provistas de un método para mover los soportes de discos o las matrices de acción múltiple. Las de conducción excéntrica se usan sólo donde se necesita un solo martinete de golpe corto. Las de acción de leva están provistas de un reposo, en la parte inferior del golpe, por esta razón a veces se usan para accionar los anillos de sostén del disco en las prensas de estampado. Las de conducción por charnela son usadas donde se requieren grandes adelantos mecánicos junto a una acción rápida, como puede ser en el acuñado, cortado o en el modelado Guerin. Los mecanismos de palanca acodillada son usados principalmente en las prensas de estirado para accionar el soporte de discos.
Se determino que el modelo de prensa mas adecuado a nuestro proceso de estampado es el siguiente, en el que podemos observar los siguientes beneficios:
Esta prensa nos permite realizar el proceso de manufactura de una manera fácil, ya que cuenta con un sistema semiautomático que admite montar el rollo de latón, este a su vez es guiado por cuatro columnas para su fácil manejo y de forma rápida debido a que utiliza una transmisión de poder a base de engranes, con una capacidad aproximada de 3,000 por hora, y con una presión de 15 toneladas por área de troquel (14 cm x 28 cm) con una altura útil de 14 cm. Lo que nos permite cumplir con la norma de acuerdo a los datos calculados.
Precio estimado de la prensa (seminueva) :
$ 17000.00
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4.5 ESTUDIO ECONOMICO
Debido a que en la actualidad es un dispositivo indispensable; que la mayoría de las cerraduras y candados usan el mismo tipo de llave, fue que se tomo la decisión del modelo.
A continuación se muestra un listado de algunos modelos de cerraduras y candados que la usan:
