Fundamentos de troqueles de estampado: cálculos de reducción de dibujo

Aug 05, 2023

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

Para hacer una pieza con una geometría alta, hay que conseguir que el metal fluya hacia dentro. La única forma en que fluirá el metal es si limita la cantidad de material alrededor del perímetro del punzón. Y la minimización del material que rodea cada punzón debe realizarse en pasos, dando como resultado cada paso un punzón de menor 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 superficie en una geometría que sea más pequeña en diámetro y más alta. Este es el concepto básico de una reducción de empate.

Para determinar el tamaño del espacio en blanco, primero debe determinar la altura de la pieza final y luego agregar más material que luego se recortará. Este material adicional se llama chatarra artificial. Por ejemplo, si está intentando hacer una taza redonda de 1 pulgada de diámetro. y 4 pulgadas de alto, deberá recortarlo exactamente a 4 pulgadas de alto después de darle forma, por lo que la altura final de la pieza formada deberá ser un poco más de 4 pulgadas. Agregar dos veces el espesor del metal como recorte adicional El material es una buena práctica. En otras palabras, si la copa de 4 pulgadas de alto se fabrica con acero de 0.010 pulgadas de espesor, la altura final de la carcasa estirada terminada debe ser de 4.100 pulgadas.

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

Entonces, en este ejemplo, un panel de 4,1 pulgadas de alto y 1 pulgada de diámetro. La taza requeriría un espacio en blanco de aproximadamente 4,171 pulgadas de diámetro.

Para encontrar la cantidad de estaciones de extracción necesarias para la operación, necesitará una tabla de reducción de extracción (consulte la Figura 2). Esta tabla contiene valores matemáticos basados ​​en la teoría del índice de estirado: la relación entre el tamaño del espacio en blanco y el tamaño del punzón. Muchas empresas han desarrollado sus propios valores de reducción de extracción, a menudo patentados, en función de su experiencia y su nicho.

Los valores numéricos en este cuadro 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 catación, transforma la pieza en bruto circular en una taza redonda. El concepto fundamental detrás de la primera operación de dibujo es obtener la cantidad de material necesaria para realizar la geometría final. Por lo tanto, cada estación de estirado está relacionada y debe seguir la teoría de la relación de estirado.

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 aproximado en blanco, pero tenga en cuenta que no considera el radio en la parte superior de la copa.

Al consultar 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 catación. Básicamente, esto significa que el punzón debe ser al menos el 60 % del diámetro de la pieza en bruto, un cálculo comúnmente conocido como valor inverso. El valor inverso, señalado en rojo en el cuadro de reducción que se muestra en la Figura 2, ayuda a simplificar los cálculos matemáticos. Por ejemplo, si elige utilizar el porcentaje de reducción del 40% en lugar del valor inverso, el cálculo para el diámetro del primer punzón 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 proporción de estirado aceptable, el primer punzón (copa) debe ser mayor o igual a 2,502 pulgadas de diámetro.

Debido a que la primera operación de ventosas es mayor que el diámetro de la copa terminada, se necesitarán más reducciones. Utilizando los valores inversos que se muestran en la tabla de reducción de la Figura 2, puede calcular cada una de las estaciones de dibujo posteriores:

Debido a que 0,971 pulgadas es menor que el diámetro de la copa terminada, probablemente se necesitarán seis estaciones de dibujo para crear esta geometría. Tenga en cuenta que cada valor final es un diámetro mínimo; el punzón siempre puede ser mayor, pero normalmente no menor que el valor calculado. Dependiendo de la ductilidad y espesor del material, podrán ser necesarias más o menos operaciones.

FIGURA 2. Una tabla de reducción de estiramiento contiene valores matemáticos basados ​​en la teoría del índice de estiramiento: la relación entre el tamaño del espacio en blanco y el tamaño del punzón.