Diseño Industrial

Cuando realizamos una pieza por operaciones en una gama de troqueles, hay que asegurar su posicionamiento sobre cada troquel. Esto generará la repetibilidad de pieza.

Se comienza por el embutidor. Al introducir una chapa plana que no tiene volumen por el cual posicionarlo sobre el troquel, se colocarán unos centradores alrededor de toda la pieza, los cuales aseguran el posicionamiento exacto que necesita la pieza de chapa en el troquel.

En posteriores para el posicionamiento  en troqueles (cortantes, conformadores, dobladores, etc.…), las piezas  ya tienen la forma de pieza dada en el embutidor, se puede centrar por el volumen, pero, aun así, se colocan pre-centradores, ya que, desde la suelta de pieza hasta la forma del macho copiado, hay una distancia. Para que la pieza no se desplace y aseguremos que caiga dentro del volumen de la forma, se introducen los pre-centrajes. En este caso, no serán tan precisos como en el embutidor. Debido a que en el momento que cojan la forma de pieza, se centrará por volumen.

En el mercado hay varios tipos de piezas por estampación, pero, vamos a empezar por explicar que es la estampación.

La estampación es un proceso de conformación que consiste en dar forma a una chapa metálica presionándola entre dos moldes, uno inferior y otro superior, siendo el superior el que normalmente lleva el movimiento.

Los moldes utilizados en la estampación reciben el nombre de matrices o estampas. Se usa frecuentemente con chapas de acero y aluminio. Para ejercer presión se utilizan prensas hidráulicas o mecánicas, especialmente las primeras.

Si la temperatura del material a deformar es mayor a la temperatura de recristalización, se denomina estampación en caliente, y si es menor se denomina estampación en frío.

Mediante   la   estampación   se   fabrican   multitud   de   piezas   grandes   y   pequeñas,   siendo   la aplicación más conocida la fabricación de paneles de vehículos (puertas, techos, capó, laterales,)

Las principales ventajas de la estampación son que las piezas pueden tener formas complejas. Hay una gran variedad de materiales con los que se puede trabajar, y la producción de un número elevado de piezas tiene un bajo coste económico y laboral. Además, el acabado superficial es bueno, aunque se puede tratar posteriormente para mejorar las propiedades.

Entre las desventajas de este proceso, destaca el hecho de que el espesor de la pieza puede que esté limitado. Además, se trata de un proceso con varias operaciones y fases.

Embutición

La embutición es una de las técnicas más utilizadas en la industria para fabricar piezas cóncavas o huecas. Es un proceso de conformación en frío que consiste en presionar una chapa metálica con un molde, que recibe el nombre de punzón de embutir. La presión obliga a la chapa a estirarse y deformarse hasta coger la forma del molde. Es necesario diseñar muy bien la forma de éste para evitar que la chapa se agriete o haga pliegues.

Mediante la embutición se fabrican todo tipo de piezas metálicas huecas o cóncavas. Los objetos muy profundos o con formas complicadas no se pueden fabricar con una sola embutición, por lo que es necesario hacer varias embuticiones sucesivas utilizando diferente punzones. A esta técnica se le llama reembutición.

Proceso de Embutición

Doblado

El doblado es un proceso de conformado sin separación de material y con deformación plástica utilizado para dar forma a chapas. Se utiliza, normalmente, una prensa que cuenta con una matriz y un punzón. En el proceso, el material situado a un lado del eje neutro se comprimirá y el situado en el lado opuesto será traccionado como consecuencia de los esfuerzos aplicados. Esto provoca también un pequeño adelgazamiento en el codo de la chapa doblada, cosa que se acentúa en el centro de la chapa.

A consecuencia de este estado de tracción-compresión, el material tenderá a una pequeña recuperación elástica. Por tanto, si queremos realizar un doblado tendremos que hacerlo en un valor superior al requerido para compensar dicha recuperación elástica.

Proceso de doblado

Troquelado y punzonado

El troquelado se usa para recortar piezas de una lámina de material. El corte de hace de golpe, presionando fuertemente el material a cortar entre dos herramientas, el punzón y la matriz, que tienen la forma que se desea obtener.

Se utiliza esta máquina llamada troqueladora, que no es más que una prensa especializada. La forma del punzón y la matriz determinará la de la pieza obtenida.

Proceso de punzonado

Muchas piezas tienen formas o zonas doblados verticales, bien hacia arriba, hacia abajo y a carro, con una inclinación determinada.

Cada uno de ellos implica un sistema de piezas y disposición de las mismas, distinto en cada caso, que explicaremos a continuación.

Doblado vertical, hacia abajo

En la parte inferior, tendremos una parte fija o macho , que no tendrá ningún movimiento.

En la parte superior, se situarán el pisador y los tacos o machos de doblado.

Al inicio del movimiento de bajada o cierre de la prensa, el pisador estará adelantado respecto a los machos de doblado, de manera que es el primero que tocara la chapa, apoyada ésta sobre el macho inferior, para asegurar que no se mueva para cuando los machos de doblado actúen sobre la misma. Presionando sobre el pisador, se colocan cilindros de nitrógeno o muelles, para asegurar que no se produzca ese posible movimiento de la chapa, ya que solamente con el peso que pueda tener el pisador, no es suficiente para inmovilizar la pieza. La prensa sigue bajando, los cilindros se comprimen y ejercen más fuerza sobre pisador y éste sobre la pieza. Continúa bajando la prensa y los machos de doble actúan sobre la pieza, rebasándola y asegurando la forma o el doble correspondiente.

Doblado hacia abajo

Doblado vertical, hacia arriba

En este, la disposición de los distintos elementos, es al contrario al doblado hacia abajo.

En la parte inferior, tendremos un fondo móvil o pisador inferior (en el que se apoyara la chapa), elevado por la presión de unos cilindros colocados bajo el. También en la parte inferior, se fijarán los tacos o machos de doblado. En la parte superior, se colocará un macho fijo, sin movimiento.

A medida que la prensa empieza a bajar, el macho superior hace contacto con el pisador inferior y entre las dos partes, sujetan la chapa, para evitar su movimiento. La prensa sigue bajando, los cilindros inferiores se comprimen y ejercen más fuerza sobre pisador y éste sobre la pieza. Continúa bajando la prensa y los machos de doble inferiores actúan sobre la pieza, rebasándola y asegurando la forma o el doble correspondiente.

Doblado hacia arriba

Doblado a carro

El doblado a carro, se da cuando el doble que queremos realizar es inclinado y no se puede realizar verticalmente. Previamente, en un paso anterior, la chapa ha sido doblada verticalmente.

El troquel constara de un macho fijo y un contra-carro móvil, accionado con un cilindro neumático, en la parte inferior. El accionamiento del contra-carro, también se suele hacer de manera mecánica.

La función del contra-carro es hacer de macho, contra lo que se doblara o adaptara la chapa. Teniendo en cuenta que el doble realizado queda en negativo y no se puede sacar la pieza en vertical, el contra-carro se retrasara para la extracción de la chapa ya doblada.

En la parte superior, tendremos un pisador vertical y un carro móvil, en el cual irán colocados los tacos o machos de doblado.

El contra-carro tiene que estar en su posición de trabajo, antes que la chapa o pieza se pose sobre él.

La prensa comienza a bajar, el pisador estará adelantado y el carro descolgado. El pisador hace contacto con la chapa y el carro comienza a deslizarse sobre el guiado inferior, posicionándose en la dirección de trabajo del doble, pero aun sin tocar la pieza. La prensa sigue bajando, los cilindros se comprimen y ejercen más fuerza sobre pisador y sobre la chapa. El carro sigue desplazándose, y los machos de doble actúan sobre la pieza, rebasándola y asegurando la forma o el doble correspondiente.

Una vez terminado el trabajo y el troquel comienza a abrirse, de manera inversa al inicio, el carro se separa y queda descolgado, al igual que el pisador. El contra-carro retrocede activado por el cilindro neumático y la pieza queda liberada para su extracción, sin ninguna interferencia.

Doblado a carro

¿Qué una prensa?

Las prensas son máquinas o aparatos que ejercen una gran cantidad de fuerza sobre un elemento, para lograr su compresión, doblamiento o deformación.

Son máquinas cuya característica es generar grandes cantidades de energía de forma controlada.

Constan de un bastidor o estructura, que sostiene una parte o mesa inferior y una parte o mesa superior, unida ésta última a un mecanismo para moverla verticalmente.

Prensa Mecánica

Constan de un motor eléctrico que hace girar una excéntrica que sirve de acumulador de energía que se transmite al troquel, por medio de la parte móvil de la prensa (mesa superior o carro).

Convierte el movimiento circular en movimiento lineal. El envío de la energía es rápida y total.

Este tipo de prensa no es adecuada para embuticiones profundas, porque aplica la fuerza de forma rápida y seca, en vez de hacerlo de forma constante y suave.

Prensa Mecánica

Prensa Hidráulica

Consta de un pistón de gran diámetro el cual se alimenta con un fluido a alta presión y bajo caudal, consiguiendo grandes fuerzas.

La energía se puede controlar en todo momento tanto en fuerza como en velocidad. También se puede controlar la carrera o movimiento de la mesa superior a las distancias deseadas.

La prensa puede controlar mejor el movimiento individual de todas las piezas y es más adecuada para la producción de piezas con geometrías complejas.

Es una prensa ligera y su diseño es mucho más simple, respecto a una mecánica.

Prensa Hidráulica

Servo Prensa

Las servo prensas son dispositivos electromecánicos específicamente diseñados para aplicaciones que requieren grandes fuerzas con un control de las mismas.

Haciendo una comparación con una prensa mecánica, las servo prensas sustituyen mecanismos como el embrague y la excéntrica por un acople directo (servos), entre el motor que acciona la prensa y la transmisión al carro.

Ofrece mucha de la versatilidad de la prensa hidráulica, y velocidades de producción que se acercan a las prensas mecánicas.

Toda la cinemática de la máquina es programable para permitir muchas combinaciones que funcionan con una amplia variedad de velocidades de producción, para diferentes tipos de trabajos.

Servo Prensa