Fundamentos de troqueles de estampado: Cálculos de reducción de tiro

Nota del editor: Este es el sexto de una serie de artículos que presentan los fundamentos del diseño y la construcción de troqueles de estampado.

Para hacer una geometría de pieza que sea alta, debe hacer que el metal fluya hacia adentro. La única forma en que fluirá el metal es si limita la cantidad de material alrededor del perímetro del punzón de extracción. Y la minimización del material que rodea cada punzón debe realizarse en pasos, con cada paso dando como resultado un punzón que es más pequeño en diámetro y más alto que el anterior.

Fundamentalmente, el concepto es reunir el área de superficie que necesita para hacer el producto final en la primera estación de dibujo y desplazar gradualmente la misma área de superficie en una geometría que es más pequeña en diámetro y más alta. Este es el concepto básico de una reducción de sorteo.

Para determinar el tamaño de la pieza en bruto, primero debe determinar la altura de la pieza final y luego agregar más material que luego se recortará. Este material adicional se denomina chatarra de ingeniería. Por ejemplo, si está intentando hacer una taza redonda de 1 pulg. de diámetro. y 4 pulgadas de altura, deberá recortarla a exactamente 4 pulgadas de altura después de formarla, por lo que la altura final de la pieza formada deberá ser un poco más de 4 pulgadas. Agregando dos veces el grosor del metal como recorte adicional el material es una buena práctica. En otras palabras, si la copa de 4 pulgadas de altura se fabrica con acero de 0,010 pulgadas de espesor, la altura final de la carcasa estirada terminada debe ser de 4,100 pulgadas.

Al calcular el área de la superficie de una lata de 1 pulgada de diámetro. y 4,100 pulgadas de alto, puede determinar matemáticamente el tamaño del espacio en blanco. La ecuación enFigura 1le dará un diámetro en blanco aproximado, pero tenga en cuenta que no tiene en cuenta el radio en la parte superior de la copa.

Entonces, en este ejemplo, un 4.1 pulgadas de alto y 1 pulgada de diámetro. la copa requeriría un espacio en blanco de aproximadamente 4.171 pulg. de diámetro.

Para encontrar el número de estaciones de extracción requeridas para la operación, necesitará una tabla de reducción de extracción (consulte la Figura 2). Este gráfico contiene valores matemáticos basados ​​en la teoría de la relación de estirado: la relación entre el tamaño de la pieza en bruto y el tamaño del punzón. Muchas empresas han desarrollado sus propios valores de reducción de sorteo, a menudo patentados, en función de su experiencia y su nicho.

Los valores numéricos en este gráfico cambian significativamente con respecto al tipo y espesor del metal. Como regla general, los materiales más delgados requieren más operaciones (reducciones) que los materiales más gruesos.

La primera estación de dibujo, conocida como estación de cata, transforma la pieza en bruto circular en una copa redonda. El concepto fundamental detrás de la primera operación de dibujo es obtener la cantidad de material necesaria para hacer la geometría final. Cada estación de dibujo está relacionada y debe seguir la teoría de la relación de dibujo.

Para el diseño de copa original de 1 pulg. de diámetro. y 4,1 pulgadas de alto, después de calcular el área de la superficie, determinó matemáticamente que el tamaño en blanco requerido es 4,171 pulgadas de diámetro.

FIGURA 1. Esta ecuación proporciona un diámetro en blanco aproximado, pero tenga en cuenta que no considera el radio en la parte superior de la copa.

Al hacer referencia a la tabla de reducción de extracción, puede determinar que el espacio en blanco solo se puede reducir en un 40 % en la primera operación de extracción o embutición. Básicamente, esto significa que el punzón de extracción debe ser al menos el 60 % del diámetro de la pieza en bruto, un cálculo comúnmente denominado valor inverso. Anotado en rojo en el gráfico de reducción que se muestra en la Figura 2, el valor inverso ayuda a simplificar los cálculos matemáticos. Por ejemplo, si elige usar el porcentaje de reducción del 40 % en lugar del valor inverso, el cálculo para el primer diámetro del punzón de estirado es:

40% x 4,171 pulgadas = 1,669 pulgadas

4,171 - 1,669 pulgadas = 2,502 pulgadas

60% x 4,171 pulgadas = 2,502 pulgadas

Por lo tanto, para mantener una relación de estirado aceptable, el primer punzón de estirado (copa) debe ser mayor o igual a 2,502 pulg. de diámetro.

Debido a que la primera operación de cata es más grande que el diámetro de la copa final, se requerirán más reducciones. Utilizando los valores inversos que se muestran en el gráfico de reducción de la Figura 2, puede calcular cada una de las estaciones de dibujo posteriores:

Debido a que 0,971 pulgadas es más pequeño que el diámetro de la copa final, es probable que se requieran seis estaciones de dibujo para hacer esta geometría. Tenga en cuenta que cada valor final es un diámetro mínimo; el punzón siempre puede ser más grande pero normalmente no más pequeño que el valor calculado. Dependiendo de la ductilidad y el espesor del material, pueden ser necesarias más o menos operaciones.

FIGURA 2. Un gráfico de reducción de estirado contiene valores matemáticos basados ​​en la teoría de la relación de estirado: la relación entre el tamaño de la pieza en bruto y el tamaño del punzón.