Stamping Die Essentials: el diseño del proceso para piezas metálicas estampadas

Jul 05, 2023

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Nota del editor: Este es el segundo de una serie de artículos que presentan los fundamentos del diseño y construcción de troqueles de estampado. Mira la primera y tercera parte de esta serie.

Un diseño de proceso se puede definir como los pasos que esperamos seguir para producir una pieza con éxito. Puede ser un proceso sencillo de dos pasos para una pieza sencilla, o puede requerir de 20 a 30 pasos distintos para una pieza difícil.

El número exacto de pasos para el diseño de un proceso depende del metal del que está hecha la pieza, la complejidad de la geometría de la pieza y las características de tolerancia y dimensionamiento geométrico.

Tenga en cuenta que el diseño de un proceso es algo más que simplemente poder darle forma a su pieza con éxito. También debes determinar cómo cortar el metal y desechar adecuadamente la chatarra. Los restos que se cortan de la pieza deben desprenderse de los lados de la herramienta o dejarse caer a través de un orificio libre en la zapata del troquel, y deben poder caer libremente sobre un sistema de recolección de desechos o directamente sobre la placa de refuerzo de la prensa. Por esta razón, sólo ciertas áreas pueden incluir paralelos para soportar la zapata de matriz.

Para algunas formas de piezas, es posible que necesite agregar estaciones inactivas al proceso. Estas estaciones no realizan ningún trabajo, pero dejan más espacio para secciones de herramientas más grandes y resistentes y los componentes necesarios del troquel.

Además, si está diseñando un troquel progresivo, deberá determinar qué tipo de red portadora se adapta mejor a la geometría de su pieza. Para hacer eso, necesitará determinar si se produce algún flujo de metal durante el conformado de la pieza y si hay alguna diferencia de altura entre las estaciones de troquel. Si existe cualquiera de estas condiciones, probablemente necesitará diseñar un soporte flexible o elástico que permita que el metal fluya hacia la geometría de la pieza deseada sin alterar la distancia crítica de la línea central entre cada pieza, conocida como paso o progresión (consulte la Figura 1). Si la tira permanecerá plana durante todo el troquel progresivo, sin flujo de metal ni movimiento hacia arriba y hacia abajo, puede utilizar un soporte sólido (consulte la Figura 2).

Un diseño de proceso para un dado progresivo se llama diseño de tira. Este diseño define el proceso, el tipo de transportador que se utilizará, cómo se eliminará la chatarra, cómo se transportará la pieza a través de la herramienta y cómo se expulsará del troquel. La resistencia del portador es importante, ya que debe ser lo suficientemente fuerte como para mover la pieza de una estación a otra sin pandearse, flexionarse severamente o deformarse. El desarrollo de soportes puede resultar problemático, especialmente cuando se trata de piezas grandes hechas de metal muy fino; el metal no tiene la rigidez necesaria para mantener estables las piezas en el transportador o para alimentarlas sin pandearse. En tal caso, puede ser necesario formar cordones o nervaduras de refuerzo en la banda de soporte para darle al soporte la rigidez necesaria.

Si la pieza se estampará utilizando un sistema totalmente automatizado, como un sistema de transferencia, debe determinar cuidadosamente cómo se recogerán y transportarán las piezas a través de la herramienta. También deberá determinar si una transferencia de 2 ejes o una transferencia de 3 ejes se adapta mejor a la geometría de su pieza. Para piezas contorneadas más grandes, normalmente se prefiere una transferencia de 3 ejes, ya que le permite recoger la pieza y colocarla dentro de los límites de medición o sobre un pasador piloto. También deberá definir la altura de recogida para cada troquel. Este es el nivel en el que los dedos de las barras de transferencia se engancharán con su pieza. Normalmente, la altura de recogida de todas las piezas está al mismo nivel. Antes de diseñar la herramienta o el troquel, también deberá determinar los métodos para sujetar y mover las piezas y los desechos.

Cualquiera que sea el tipo de herramienta que esté diseñando, tendrá que ajustarse a los límites de un determinado estilo y tamaño de prensa. Antes de comenzar el diseño de la herramienta, debe comprender los parámetros de la prensa en la que se ejecutará la herramienta. Cada prensa tiene un tamaño de plataforma, un tonelaje, una longitud de carrera, una altura de cierre y un método de accionamiento específicos. Algunas prensas ofrecen eliminación de desechos a través del cabezal, mientras que otras no. Las condiciones de la prensa seguramente afectarán muchos de los parámetros de diseño del troquel.

Si no planea eliminar los desechos, es probable que la prensa se detenga cada pocos ciclos para eliminarlos. Si diseña un troquel con paralelos muy separados para permitir que caiga un trozo grande de chatarra, esos paralelos no soportarán adecuadamente las zapatas del troquel. La mejor solución sería pensar con anticipación y planificar que la chatarra se corte en pedazos más pequeños antes de expulsarla de la herramienta, permitiendo así que los paralelos se coloquen adecuadamente como soporte.

Como puede ver, se deben aclarar muchos detalles antes de poder comenzar el diseño de la herramienta. La mejor oportunidad para obtener troqueles con buen rendimiento comienza con una planificación minuciosa.