Tolerancias en estampas

ESTUDIO DE TOLERANCIAS
EN ESTAMPAS DE CORTE
Objetivos
•Determinar las TOLERANCIAS DE FABRICACIÓN de las piezas de la
estampa
• Análisis de los MÉTODOS DE FABRICACIÓN que permitan asegurar
tales tolerancias
Criterios generales
ESTAMPA
Herramienta destinada a la fabricación de piezas de chapa
Deberá cumplir con:
 Tolerancias dimensionales requeridas a la pieza
 Requerimientos de la calidad de corte: ausencia o disminución de
defectos (rebabas, etc.) que afecten la funcionalidad de la pieza.
TOLERANCIAS y CALIDAD DE CORTE
 Tolerancias dimensionales (corte de un punzón): recortes 1, 2 y 3 y contorno 4.
 Tolerancias entre líneas de corte(corte de distintos punzones): Distancias: L1-2 , Centro
a plano, Lado a plano o elemento de referencia.
 Calidad del corte: rebabas en la superficie de la pieza o en la zona propia del corte
(desviación respecto de la forma geométrica)
Tolerancias dimensionales
LA PIEZA ES EL RECORTE: Su dimensión depende de la medida del punzón
El material de la chapa que va formar
parte del recorte “copia al punzón”
Dimensionamiento del punzón
Restitución elástica
la dimensión final del recorte < Φpunzón (nominal)
Mayoramiento del punzón
Φpunzón = Dn + R
Dn: dimensión nominal de la pieza.
Se obtiene
Φmatriz (nominal) = Φp + 2 µ
Tolerancias dimensionales
LA PIEZA ES EL DISCO: Su dimensión depende de la medida de la matriz
El material de la chapa que va formar
parte del disco “copia a la matriz”
Dimensionamiento de la matriz
Restitución elástica
la dimensión final del disco > Φmatriz (nominal)
Minoramiento de la matriz
Se obtiene
Φmatriz = Dn - R
Φpunzón (nominal) = Φm - 2 µ
Tolerancias dimensionales-Huelgo de corte
5
10
15
20
25
(%)
Huelgo de corte (% del espesor de la chapa)
Tolerancias dimensionales – Tolerancias de fabricación
de punzón y matriz
Tolerancias entre líneas de corte
La posición final entre las líneas de corte dependerán de la posición relativa:
 entre punzones
 entre los punzones y elementos de guía y topes de la chapa
Y de las diferencias de medida de la chapa inicial
Los valores de Tl determinan el tipo de estampa a utilizar:
Tl ≤ 0.025 mm. Estampas compuestas guiadas por columnas
Tl ≤ 0.08 mm. Estampas progresivas, guiadas
Tl ≤ 0.2 mm.
Estampas simples, no guiadas
Calidad de corte
Tipo de Defectos
 Rebabas
 Redondeo de entrada
 Defectos en perfil de corte
La magnitud de los defectos depende de:
 Tamaño y Tolerancia del huelgo
 Uniformidad del huelgo en todo el perímetro de punzón y matriz
 Estado del filo de punzón y matriz = f (materiales, tratamientos
térmicos y acabado superficial)
Calidad de corte
Altura de
rebaba
Altura de
zona brillante
Huelgo de corte (% del espesor)
Huelgo de corte
µ = φm – φp
2
µ
Huelgo de corte óptimo (µó)
Para cada material de chapa, se obtiene mediante ensayos experimentales
Según datos bibliográficos:
Materiales metálicos: Comprende el rango del 5 al 12% del espesor de la chapa (e)
Materiales blandos: 5 al 7 % de e (> deformación plástica ,más rebaba)
Materiales duros: 10 al 12 % de e
Huelgo de corte
Huelgo de corte óptimo (µó)
Dimensiones nominales de matriz y punzón
Tolerancias del punzón y matriz
Huelgo de corte real (µ)
Excentricidad entre punzón y matriz
Sistema de guiado
Tolerancias de fabricación del
conjunto de la estampa.
Si µ << µó, aumenta cantidad de trabajo y el desgaste de los filos
Si µ >> µó, disminuye la calidad de corte
Huelgo de corte – Tolerancia del huelgo de corte
Surge la necesidad de establecer valores límites admisibles para los huelgos
Huelgo máximo (µmáx): por encima del cual disminuye drásticamente la calidad
del corte
Huelgo mínimo (µmín: por debajo del cual, aumenta el trabajo de corte y mas
levemente la fuerza, es prematuro desgaste de los filos, aparición del doble
cizallamiento.
Tolerancia de huelgo Tµ. = µmáx - µmín
Considerando el valor µó como el valor medio del huelgo de corte, resulta:
µmáx = µó + Tµ/2
µmín = µó - Tµ/2
En la práctica se adopta:
Tµ ∼ 3 % del espesor de la chapa.
Huelgo de corte – Tolerancia del huelgo de corte
Ejemplo: Chapa de acero SAE 1010 de 2mm de espesor.
Se adopta
µó = 8%
y
T µ = ± 1,5%
µmin = 6,5% = 0,130 mm
µmáx = 9,5% = 0,190 mm
Tµ = ± 0,03 mm
Tomando como base:
 las tolerancias de huelgo y de la pieza
 los conocimientos de Ajustes normalizados y Asignación de tolerancias
en cadenas dimensionales,
Se determinan las tolerancias de fabricación de los componentes de la
estampa.
Asignación de tolerancias
a los componentes de la estampa
1. ESTAMPA SIMPLE: La alineación entre punzón y matriz solo depende del
huelgo existente entre las guías de la máquina y el cabezal móvil (porta punzón)
GUÍAS DEL CABEZAL MÓVIL DE LA PRENSA
A
A: Desplazamiento del cabezal
móvil y punzón debido al huelgo
con las guías de la prensa.
Cabezal móvil
Asignación de tolerancias: Estampa simple
emáx
Jmáx
Jmáx
emáx
Cuando el cabezal se apoya sobre uno de los lados de la guía
excentricidad máxima
e máx = Jmáx / 2
En otro instante puede ocupar el lado opuesto:
± e máx = Jmáx / 2
Asignación de tolerancias: Estampa simple
Considerando las tolerancias de fabricación del punzón y matriz tp, tm y la e máx
Φp + tp/2
Φp-tp/2
µmín
µmáx
Φp
Φm - tm/2
Φm
Φp
Φm
Φm+tm/2
e
Huelgo mínimo µmín
Huelgo máximo µmáx
Φp y Φm: dimensiones nominales
Asignación de tolerancias: Estampa simple
µmáx = (Φm+ tm/2) – (Φp – tp/2) + emáx
2
µmín = (Φm – tm/2) – (Φp + tp/2) – emá
2
Tµ = µ máx – µmín =
tm + tp + Jmáx
2
2
Datos del problema
 Huelgos máximos y mínimos (se obtienen de ensayos): Tolerancia de µ
 El Juego entre cabezal y guías de la prensa (se mide)
Incógnitas
Tolerancias de fabricación de punzón y matriz
Normalmente: tp > tm
Asignación de tolerancias: Estampa guiada
Huelgo y uniformidad del huelgo
 Tolerancias de punzón y matriz
 Desalineación entre punzón y
matriz (cada par), debida a:
Huelgos entre componentes con
ajuste móvil
Posicionado relativo entre
componentes del cabezal superior y
conjunto inferior (tpi)
Cabezal superior: Punzón. Placas superior y portapunzones. Elementos de guía
(buje y columna). Elementos de sujeción y posicionado ( tornillos y espinas).
Conjunto inferior: Placas base y matriz. Guías y topes de chapa. Elementos de
guiado (columnas). Elementos de sujeción y posicionado.
Asignación de tolerancias: Estampa guiada
Subconjunto
Tipo de Ajuste
Buje - Columna
Móvil
Punzón- Placa
portapunzones
Indeterminado
Placa portapunzones espinas
Indeterminado
Placa superior - espinas
Prensado
Placa superior - Buje
Prensado
Placa matriz- espinas
Indeterminado
Placa base-espinas
Prensado
Placa base-columnas
Prensado
Asignación de tolerancias: Estampa guiada
Recordamos:
TA (Tolerancia de Ajuste) = Jmáx – Jmín = ta + te
En cadenas dimensionales:
Tc (Tolerancia del componente de cierre) = Σ ti
Componente de cierre: Huelgo de corte
Componentes: Tolerancias de punzón y matriz. Tolerancias de posicionado.
Huelgos (excentricidad)
Genéricamente, resulta:
tµ = tp + tm + Σtpi + Σe
Asignación de tolerancias: Estampa guiada
Asignación de ajustes y tolerancias a cada subconjunto
Conjunto Punzón - Alojamiento Placaportapunzones
Ajuste Indeterminado suave H/j a H/m
El punzón debe desmontarse
para su reafilado
Calidades 6/5; 7/6
De tablas ISO y
Medida nominal de cabeza de punzón
Se obtienen Jmáx y Jmín (Amáx)
e = Jmáx / 2 (Factor de la sumatoria)
TA= Jmáx + Amáx = tpunzón + t alojamiento placa
t punzón < t alojamiento placa
Asignación de tolerancias: Estampa guiada
Asignación de ajustes y tolerancias a cada subconjunto
Conjunto Columna guía- Buje
Ajuste deslizante H/h
De tablas ISO y
Medida nominal de la columna
Se obtienen Jmáx y Jmín
Calidad 6/5
e = Jmáx / 2 (Factor de la sumatoria)
TA= Jmáx – Jmín = t columna + t buje
t columna (IT5) <
t buje (IT6)
Asignación de tolerancias: Estampa guiada
Asignación de ajustes y tolerancias a cada subconjunto
Conjunto Columna guía- Placa base
Ajuste Prensado P/h
De tablas ISO y
Medida nominal de la columna
Se obtienen Amáx y Amín
Calidad 5/6
e=0
TA= Amáx – Amín = t columna + t alojamiento placa base
t columna (IT5) <
t aloj. placa base (IT6)
Asignación de tolerancias: Estampa guiada
Otras causas de error en la construcción de estampas
Errores de posicionado: (tpi)
Método de trazado
Error de posicionado de las máquinas herramientas
Desalineación entre el conjunto superior e inferior
Posición de:
matriz en placa base
punzón en placa portapunzones
columna en placa base
buje en placa superior
espinas en cada una de las placas
Asignación de tolerancias: Estampa guiada
tµ = tm/2 + tp/2 + Σtpi + Σei
Datos del problema
 Tipo de ajuste. Excentricidad (ajustes móvil e indeterminado)
 Precisión de posicionado (máquinas disponibles)
 Tolerancia de huelgo (material y espesor de la chapa)
Incógnitas
Tolerancias de fabricación de punzón y matriz
Normalmente: tp > tm
Asignación de tolerancias: Estampa guiada
Ejemplo: Chapa de acero SAE 1010 de 2mm de espesor.
Tµ = ± 0,03 mm
Cantidad de componentes: mayores a 10
Tolerancias de matriz y punzón muy pequeños
Algunas soluciones:
 Reducir la calidad de los ajustes (menor excentricidad)
 Buje de jaula de bolillas (Juego nulo; exc=0)
 Secuencia de operaciones en el mecanizado de las partes de la
estampa: (mecanizado en conjunto de las placas, mecanizado CNC)
 Acotación absoluta de las cotas del plano