Industrial design: progressive press

1. 2015
IKASLEA 15-16
B. Tranche Tomás
27/11/2015
Troquel progresivo: Cálculos

2. 1
PROYECTO: TROQUEL PROGRESIVO CHAPA
Lo primero que hacemos es calcular diferente posición de piezas en el fleje para conseguir su
mayor aprovechamiento (rendimiento). Para ello calculamos 4 ejemplos de disposiciones. Las
más habituales son: Disposición vertical, disposición horizontal, Disposición oblicua y
disposición invertida.
El ejercicio es el siguiente:
Se encarga el proyecto de diseño de un troquel de corte progresivo para la realización de
500.000 unidades de piezas denominadas “Bracket”. La pieza será fabricada en acero dulce-
dulce. Este tipo de acero dará una resistencia al corte de 33 kg/mm² según tabla Kc y tendrá un
peso específico de 7,8 Kg/dm³. El espesor requerido es de 2 mm.
En mi caso me han modificado el R8 por R15, y el R12,5 por R20 haciéndose la pieza un poco
más grande.

3. 2
1.-DISPOSICIÓN DE PIEZAS
Lo primero que tenemos que tener en cuenta es que dependiendo de las aristas y del espesor
dejaremos diferentes márgenes entre las piezas o entre las piezas y el fleje, para ello usaremos
estas fórmulas:
Distancia pieza-pieza puntual: (5e+9) /12= (5 x 2)/12= 1,583mm.
Distancia pieza-pieza puntual: 1,5e= 1,5 x 2= 3mm.
Distancia pieza fleje puntual: e= 2mm.
Distancia pieza-fleje lineal: 1,5e= 1,5 x 2= 3mm.
Adjunto archivo (pdf.) o en su defecto archivo autocad (dwg.) para poder entenderlo mejor y
ver donde se basan los siguientes cálculos:
El paso viene delimitado una vez dibujadas las figuras en autocad por la distancia mínima que
tendremos entre piezas.
Disposición Nº 1: Vertical Invertida
Con ay14uda de autocad y teniendo en cuenta que cada golpe de prensa se ejecutaran 2
piezas:
ARE244A FLEJE= (80,23 x 249999 +22 + 62,11) x 61,5= 1233536489 mm2
= 1233,53 dm3
Multiplicamos por el espesor para hallar el volumen:
VOLUMEN= 1233,53 x 2= 2467,07 dm3
Multiplicamos por el peso específico y por el precio en € de cada kg:
PRECIO= 2467,07 X 7,8 X 1,15 = 22129,6 €

4. 3
Para hallar el rendimiento del fleje restamos el área total de las piezas al área total del fleje
y con una regla de 3 calculamos el porcentaje aprovechado:
APROVECHAMIENTO: Si 1233536489 mm2
= 100%
848840000 mm2
= X
X= 68,9%
Disposición Nº2: Oblicua invertida
AREA FLEJE= (85,38 x 249999 +29,84 + 59,67) x 60,09= 1282621298 mm2
= 1282,62 dm3
VOLUMEN= 1282,62 x 2= 2565,24 dm3
PRECIO= 2467,07 X 7,8 X 1,15 = 23010,2 €
APROVECHAMIENTO: Si 1282621298 mm2
= 100%
848840000 mm2
= X
X= 66,2 %
Disposición Nº3: Vertical simple
AREA FLEJE= (41,58 x 499999 +22 + 22) x 61,5= 1278585149 mm2
= 1278,58 dm3
VOLUMEN= 1278,58 x 2= 2557,16 dm3
PRECIO= 2557,16 X 7,8 X 1,15 = 22937,7 €
APROVECHAMIENTO: Si 1278585149 mm2
= 100%
848840000 mm2
= X
X= 66,4 %

5. 4
Disposición Nº4: Horizontal simple
AREA FLEJE= (59,08 x 499999 +39,5 + 22) x 44= 1299760106 mm2
= 1299,76 dm3
VOLUMEN= 1299,76 x 2= 2599,52 dm3
PRECIO= 2599,52 X 7,8 X 1,15 = 23317,6 €
APROVECHAMIENTO: Si 1299760106 mm2
= 100%
848840000 mm2
= X
X= 65,4 %
Por lo que la mejor opción será la primera disposición en cuanto a precio
y aprovechamiento del fleje.

6. 5
2.-DISTANCIA ENTRE PUNZONES
Ahora vamos con la distancia mínima entre
punzones.
n= Depende de la forma de los punzones o en
su defecto la del borde de la placa.
F= Fuerza de corte del punzón más grande
-Separación (punzones circulares)= 0,8√ = 10,20 mm.
Por lo que no habría problema en colocar los dos
punzones circulares en un mismo paso
-Separación (punzones exteriores)= 1,2√ = 26,1 mm.
No podremos colocar un los punzones pegados en el mismo paso, pero si en el siguiente paso
ficticio o avance de fleje.
-Separación (punzón auxiliar)= 1,2√ = 21,17 mm.

7. 6
En este caso hemos optado por colocar el punzón auxiliar, que sirve para asegurar el
avance correcto del fleje entre bajada y bajada de la prensa, antes que los punzones circulares,
dejando el espacio mínimo calculado.
Con la ayuda de la tabla de cálculos para dimensionamiento de útiles cortadores iremos
calculando paso a paso todas las longitudes y diámetros que necesitamos para poder dar
volumen al troquel.

8. 7
3.-DIMENSIONAMIENTO DE LA BASE MATRIZ

9. 8
Nº ELEMENTO A
CALCULAR
FORMULA A EMPLEAR OBSERVACIONES
1 Espesor E de la
matriz de corte
•Espesor mínimo a
adoptar 8 mm.
2a Espesor E1 de la
placa portamatriz
•Para placas de acero
2b •Para placas de fundición
gris
3a Espesor E2 del
extractor-guía
•Valor mínimo a adoptar
12 mm
3b •Para útil destinado a
prensa regulada con
carrera R
4a Espesor E3 de las
guías
•Para útil con tope fijo
4b •Para útil con punzón
auxiliar lateral
Ancho B del fleje ≤25 25 a 50 50 a 100 ≥100 •Elegir A2 en función de
B
•Mecaniza chaflán sobre
guía izquierda
5 20±5
30±7
40±10
50±10
6 Ø nominal
(tornillos)
M6 M8 M10 M12 •Utilizar el mismo Ø -
2mm para pasadores
7 Largo C1 de guías C1≈(1,5÷1,8)۰C •Las guías pueden
sobresalir la matriz
8 Juego h3 de entrada
del fleje
h3≈0,5e •Sólo para útiles con
punzón auxiliar
•Para el resto de casos 2e
9 Parte recta del corte
de la matriz
h1=(2÷4)e •Depende del número de
afilados previstos
10 Altura h del tope h≥1,5e
11 Separación S entre
punzones o el borde
de la matriz de corte
n Tipo o disposición
de punzones
0,8
1,2
1,4
Sección circular
Sección poligonal
Sección poligonal
con vértices
enfrentados
12 Largo C de la matriz
de corte
C=suma de cotas •Depende de la
disposicón adoptada
13 Ancho A de la
matriz de corte
14 Largo de placa
portamatriz (C)
Se hace igual a C •O sea, es igual que el
largo de la matriz de
corte
15 Ancho A1 de la
placa portamatriz
M=40 mm para A<100
mm
M=50 mm para A≥100
mm

10. 9
16 Ancho b del
travesaño de las
guías
b≈A2min≥20 mm •Atornillar o remachar a
las guías
CRITERIOS DE NORMALIZACIÓN
•Los espesores de las distintas placas múltiplos de 4
•Los largos y anchos de las distintas placas
-Para dimensiones menores de 100 múltiplos de 20
-Para dimensiones de 100 a 300 múltiplos de 25
-Para dimensiones de 300 a 600 múltiplos de 50
1.- Espesor E de la matriz de corte: E=√ = 19,02=20mm.
2.- Espesor E1 de la placa portamatriz= 0,8 x 19,02 +8= 23,22= 24mm.
3.- Espesor E2 del extractor-guía= 0,7 x 19,02 +3= 16,314= 20mm.
4.-Espesor E3 de las guías= 1,5 x 2= 3mm.
5.- El ancho de las guías va en relación al ancho B del fleje: en nuestro caso el ancho B del fleje
está comprendido entre 50 y 100, así que el ancho de las guías será de 40 ±10mm.
6.- Y siguiendo la misma relación ira la Métrica de los tornillos, en nuestro caso M10.
El diámetro para los pasadores será de 2 mm menos que los tornillos: 8mm.
7.- Largo C1 de las guías= C1= 1,5 x C= 409,9= normalizado= 450mm.
8.- Juego h3 de entrada del fleje= con punzón auxiliar h3= 0,5 x 2 =1mm.
9.- Parte recta del corte de la matriz (vida)= h1= 3 x 2= 6mm.
10.- Altura h del tope h≥ 1,5 x 2 =3mm
11.- Separación S entre punzones: hemos explicado en el punto anterior: DISTANCIA ENTRE
PUNZONES
12.- Largo C de la matriz de corte= Suma de cotas= la disposición de las piezas y la distancia
entre punzones nos permite hacer un boceto, en “autocad” por ejemplo, y darle tamaño a la
placa matriz.
13.- Ancho A de la matriz de corte= A= 61,5 +2 x 40= 141,5= normalizado= 150mm.
14.- Largo C de placa portamatriz = es igual que el largo de la matriz de corte.

11. 10
15.- Ancho A1 de la placa portamatriz= A1= 61,5 +88,5= 150mm
16.- Ancho b del travesaño de las guías= A x 1,5= 40 x 1,5= 60mm.
4.-DIMENSIONAMIENTO DEL CABEZAL PUNZONADOR
Nº ELEMENTO A
CALCULAR
FORMULA A EMPLEAR OBSERVACIONES
1 Longitud L
normalizada
•Sólo para punzones
especiales
2a Longitud máxima
admisible l de
punzones en voladizo
(II caso de Euler)
•Sólo para punzones
cilíndricos de diámetro d
•Si l<L utilizar punzón
reforzado
2b •Para punzones rectangulares
de sección b x h
•Si l<L utilizar punzón
reforzado
3a Longitud máxima
admisible l para
punzones guiados por
su extremo (II caso de
Euler)
•Ver observaciones 2a
3b • Ver observaciones 2b
4 Punzones reforzados •Utilizarlos cuando l<L
5 Diámetro mínimo de
un punzón
•Necesario para poder perforar
una chapa de espesor e, sin
romper
6
Ancho h2 del punzón
auxiliar lateral
Paso (mm)
≤16 16 a 25 25 a 40 >40
6 8 10 12
7a Espesor E4 de la placa
portapunzones
•Si es de acero
7b •Si es de fundición gris
8a Espesor E5 de la brida •Sólo para pequeños útiles en
los que E≤16 mm
8b •Proporciona buena rigidez de
amarre del punzón
9 Ancho S1 de la pestaña
de la brida
10 Espesor E6 de la placa E6=2 o 4 mm

12. 11
de apoyo o sufridera
Toneladas
de la prensa
5-8 10-12 15-20 30-40 50-70 80-90 100-120
11
a Vástag
o
d2 25f7
32f7
32f7
40f7
40f7
50f7
63f7
11
b
d1 M18x1,
5
M22x1,5 M27x2 M30x2
11
c
L
2
L2=1,75d2
12
a
12
b
12
c
Disposición de los
punzones auxiliares
laterales
•Simple, utilizado para fleje
calibrado
•Doble, se utiliza para calibrar el
fleje o las tiras de chapa
•Utilizado para aprovechar los
finales de la tira de la chapa
1.- Longitud L normalizada= 60mm
2.- Longitud máxima admisible “l” de punzones en voladizo= l= 59 √ = 58,09mm.
58,09<60 Necesitaremos un punzón reforzado.
4.- Punzones reforzados=
5.- Diámetro mínimo de un punzón= 33/40 x 2= 1,65mm.
6.- Ancho h2 del punzón auxiliar lateral= paso > 80mm ; h2= 12mm.
7a.- E4= Espesor placa portapunzones= E4= 0,5 x 19,02 + 10= 19,51= normalizado= 20mm.
8ª.- Espesor E5 de la brida= 0,25 x 60= 15mm= normalizado= 16mm.
9.- Ancho S1 de la pestaña de la brida= 1,25 x 60= 75mm.
10.- Espesor E6 de la placa= 4mm.
11.- Vástago= d2=40; d1= M22 x 1,5 ; L = 1,75 x d2= 70mm.
12.- Punzón auxiliar simple

13. 12
5.-VÁSTAGO
Los vástagos de fijación, como su nombre indica, es el elemento por donde se fija el cabezal
punzonador al cabezal de la prensa.
Todos ellos han de tener un diámetro D igual al del correspondiente alojamiento en el cabezal
de la prensa, suelen ser:
Fuerza de la prensa (Tm.) 5 8 10 15 20 30 40 60
Diámetro del vástago (mm.) 25 25 30 35 35 40 40 45
La longitud L se hace: L = 1,50 x D.
El diámetro d de la rosca oscila entre M12 a M20 de acuerdo con el diámetro D del vástago,
pudiendo ser mayor cuando la placa porta punzón es de fundición gris.
El chaflán o ranura cónica es donde actúa el tornillo de sujeción.
En todo caso, el vástago debe de ir situado en el centro de gravedad de los esfuerzos de
corte; cuando se trate de un útil cortador de un solo punzón, el vástago estará situado en el
centro de gravedad de la línea que define el perfil de la pieza.
Para calcular el centro de gravedad hay varias formas de hacerlo,
1.- Calcularemos la fuerza que ejerce cada figura geométrica que vaya a tener contacto con el
fleje al bajar la prensa, es decir, punzón auxiliar, punzones exteriores e interiores.
Dependiendo de su forma geométrica tendrán su propio centro de gravedad así por ejemplo
un punzón recto que cizalle tendrá su centro de gravedad en el centro.

14. 13
Un punzón circular lo tendrá también en el centro, aunque se puede ir complicando si las
figuras geométricas son complejas o su disposicionamiento en la placa portapunzones también
lo es.
2.-Otra de las formas, y la más sencilla quizá para matrices complejas, consiste en trasladar el
dibujo de la matriz de corte a “solidedge”, o un programa similar, y darle volumen. Para dar
volumen haremos un pequeño desfase de 0,01mm y una pequeña extrusión de 0,01mm. En el
caso de “solidedge” iremos al apartado -verificar- en el menú superior, una vez ahí pulsaremos
la casilla de -mv propiedades-. Le indicamos cual es nuestro “0 pieza” o base de coordenadas.
Si le damos mostrar símbolo nos lo mostrará (como vemos en la imagen) aunque de todas
formas cogeremos como referencia los valores en “X” y en “Y” que son donde irá el centro del
vástago.
6.-VARIOS
 Distancia entre los tornillos y el borde de las placas; L= 1,25 x D; L=
1,25 x 16; L=20mm.
 A la hora de mecanizar los punzones tendremos en cuenta que
deberemos matar arista realizando un redondeo de 0,5mm en las
aristas
 A la hora de dibujar la placa matriz y la placa portapunzones,
deberemos tener claro que tipo de punzón llevará, si es exterior o
interior y cuál es la medida nominal o real que queremos conseguir.
Así pues:
 Punzón Ø4→ Ø4
 Punzón Ø10→ Ø10
 Matriz Ø4→ 4- 0,12= Ø3,88

15. 14
 Matriz Ø10→ 10-0,12= Ø9,88
 Punzón forma exterior será con un desfase hacia dentro de
0,12mm.
 Matriz para la forma exterior será de la medida.