Propósito de las muescas de derivación en matrices de estampado: detener los atascos de tiras para siempre

¿Qué son las muescas de derivación en los troqueles de estampación?

Cuando una tira de chapa metálica viaja a través de un troquel progresivo, cada operación de conformado crea una geometría que sobresale hacia arriba o hacia abajo desde el plano de la tira. Esas características sobresalientes necesitan un lugar adonde ir a medida que la tira avanza hacia la siguiente estación. Ahí es precisamente donde entran en juego las muescas de derivación.

Definición técnica de muescas de derivación

Una muesca de derivación es un recorte en relieve realizado en la tira - o un espacio libre mecanizado en el acero del troquel - que permite que elementos previamente formados, como trefiladores, lanzas y relieves, pasen sobre o a través de los componentes del troquel aguas abajo sin colisión. El propósito de las muescas de derivación en los troqueles de estampado es estrictamente relacionado con el espacio libre: evitan la interferencia física entre la geometría tridimensional ya estampada en la tira y las herramientas que aún deben actuar sobre ella.

Esto no es lo mismo que el entallado general en el conformado de metales. Estándaroperaciones de entalladocorte material desde el borde de una tira para crear el perfil deseado o facilitar el doblado. Las muescas de derivación, por el contrario, no sirven para ningún propósito geométrico parcial. Existen exclusivamente para mantener la tira moviéndose libremente a través del troquel.

Dentro de la jerarquía de diseño del dado, las muescas de derivación se ubican en el nivel de diseño de la tira - planificado durante las primeras etapas del desarrollo progresivo del dado junto con el diseño del portador, la colocación del piloto y la secuenciación de las estaciones. No son una idea de último momento ni una solución de prueba. Son una decisión de ingeniería deliberada incorporada en el diseño de la franja desde el primer día.

Por qué son importantes las muescas de derivación en el estampado progresivo

Imagine una tira a la que le acaban de dibujar una taza pequeña en la estación tres. Esa copa sobresale ahora por debajo del plano de la tira. En la estación cuatro, la tira debe descender sobre el bloque de matriz para la siguiente operación. Sin espacio para esa copa, choca contra el acero sólido para herramientas. El resultado: una banda atascada, una matriz dañada y la producción se detiene.

Muescas de derivación en el conformado de chaparesuelva esto eliminando solo suficiente material - o proporcionando suficiente profundidad de bolsillo en el dado - para que la característica formada despeje cada estación posterior durante el avance de la tira. En una matriz progresiva donde la tira pasa a través de docenas de estaciones secuencialmente, una sola operación de conformado puede requerir autorización de derivación en cada ubicación aguas abajo.

Las muescas de derivación existen por una razón: mantener la progresión ininterrumpida de la tira a través de troqueles de múltiples-estaciones evitando que las características formadas choquen con las herramientas posteriores.

El propósito de formar la chapa con muescas de derivación se vuelve aún más crítico a altas velocidades de prensa. Cuando una tira realiza ciclos a cientos de carreras por minuto, incluso una fracción de milímetro de interferencia puede provocar una falla catastrófica de la herramienta. Comprender exactamente cómo funcionan estas características de holgura durante cada golpe - y qué sucede cuando son insuficientes o faltan - separa las herramientas de producción confiables de las matrices propensas a atascos crónicos-.

Aclaración de terminología para tipos de muescas en el diseño de matrices

La palabra "muesca" se utiliza libremente en el taller. Un fabricante de matrices puede decir una "muesca" en una revisión del diseño de la tira, y tres personas en la mesa imaginan tres características diferentes. Esta ambigüedad causa verdadera confusión - especialmente para los profesionales de herramientas y troqueles más nuevos que intentan leer dibujos heredados o interpretar la intención del diseño de la tira. Las muescas de derivación, las muescas de paso, las muescas de relieve y las muescas de moldura eliminan material de la tira, pero existen por razones completamente diferentes.

Comprender estas distinciones es importante porque identificar erróneamente un tipo de muesca durante la revisión del diseño o el mantenimiento puede dar lugar a modificaciones incorrectas. Ampliar lo que cree que es una muesca de derivación - cuando en realidad es una muesca de paso - podría destruir el registro de la tira y arruinar todas las partes siguientes.

Muescas de derivación frente a muescas de paso

Las muescas de paso (a veces llamadas muescas francesas) controlan la longitud de alimentación de la tira y proporcionan una parada sólida del primer-golpe durante la configuración del troquel. ComoArt Hedrick explica en The Fabricator, una muesca de paso es una pequeña sección de material cortada de uno o ambos bordes de la tira en las estaciones iniciales de un troquel progresivo. Su trabajo es evitar la sobrealimentación, eliminar la curvatura del borde y brindarle al operador una referencia precisa para el posicionamiento inicial de la tira para que los pilotos puedan ubicar la tira correctamente.

Las muescas de derivación, por otro lado, no tienen nada que ver con el control de alimentación o el registro de la tira. Proporcionan espacio para la geometría formada - embutidos, relieves, lanzas o cualquier característica que sobresalga del plano de la tira - para que la tira pueda avanzar más allá de las estaciones de matriz aguas abajo sin interferencias. Una muesca pregunta: "¿Cuánto ha recorrido la franja?" Una muesca de derivación pregunta: "¿Puede la característica formada pasar el siguiente bloque de matriz?"

La confusión entre estos dos es común porque ambos aparecen como recortes en el borde o el interior de la tira, y ambos se planifican durante el diseño de la tira. Pero sus impulsores de diseño son fundamentalmente diferentes. La geometría de la muesca de paso depende del paso de alimentación y la ubicación del piloto. La geometría de la muesca de derivación depende de la altura del elemento formado y del espacio libre del troquel aguas abajo.

Muescas de derivación versus muescas de alivio y muescas de recorte

Las muescas de alivio abordan el estrés material, no el espacio libre físico. Cuando se dobla una chapa de metal en una esquina o a lo largo de un borde que se cruza, las concentraciones de tensión pueden provocar desgarros o grietas. Una muesca de alivio - normalmente un pequeño recorte en la intersección de dos líneas de plegado - elimina material de la zona de tensión para que la pieza pueda formarse limpiamente sin dividirse. Los encontrará en piezas formadas por freno-tan a menudo como en piezas estampadas-.

Las muescas de corte sirven para otro propósito: la separación de desechos. Son cortes que se realizan en la banda para facilitar la retirada de piezas limpias o desbaste en las estaciones finales. Sin las muescas de moldura adecuadas, es posible que la pieza no se separe limpiamente del soporte, lo que provocará rebabas, colgantes o atascos de desechos en el troquel.

Las muescas del portador son una característica relacionada que vale la pena mencionar. Estos son recortes con una forma específica para mantener la conexión de la tira portadora con cada pieza en blanco y al mismo tiempo permitir que se flexione durante la alimentación. Equilibran la rigidez de la tira con la capacidad de absorber fuerzas de conformado sin pandearse.

Cada uno de estos términos aparece en referencias de herramientas y conversaciones de taller, a veces de manera intercambiable. Para cualquier fabricante de troqueles que trabaje con muescas de derivación negativas y positivas en un troquel de estampado de chapa metálica, mantener la terminología clara evita costosas faltas de comunicación durante el diseño, la construcción y el mantenimiento.

Con estas definiciones separadas, la siguiente pregunta lógica es mecánica: ¿cómo interactúa exactamente una muesca de derivación con la tira a medida que se eleva, avanza y baja durante cada golpe de prensa? La respuesta está en la secuencia de eventos de despeje positivos y negativos que ocurren cada vez que el ariete realiza un ciclo.

Cómo funcionan las muescas de derivación durante el avance de la tira

Imagínese una bobina de chapa metálica que se introduce en un troquel progresivo. Con cada golpe de prensa, la tira avanza exactamente un paso - una estación-a-distancia de estación - y sobre ella actúa una operación diferente: perforar en la estación uno, hacer muescas en la estación dos, formar en la estación tres, estirar en la estación cuatro y recortar cerca del final. La tira permanece unida en todo momento mediante una red de soporte. Mientras cada característica permanezca dentro del plano de la franja, el avance es sencillo. En el momento en que una operación de conformado o embutición empuja la geometría por encima o por debajo de ese plano, la interferencia se vuelve inevitable en todas las estaciones aguas abajo.

Aquí es donde la muesca de derivación gana su lugar en el diseño de la franja. Está planeado específicamente para manejar la realidad tridimensional-de una pieza que está parcialmente formada pero que aún viaja a través de un entorno de troquel plano.

Avance de la tira e interferencia de las características formadas

Cada golpe de prensa sigue un ritmo mecánico preciso. Cuando el ariete se eleva, los elevadores empujan la tira hacia arriba fuera de la superficie inferior del troquel - normalmente lo suficiente para despejar los bloques del troquel y cualquier elemento de ubicación. Luego, el alimentador avanza la tira exactamente una distancia de paso. Los pilotos ingresan a sus orificios para registrar la tira en su posición verdadera, el alimentador se libera y la tira vuelve a bajar al troquel para la siguiente operación.

Suena sencillo cuando la tira es plana. Pero considere lo que sucede después de que la estación tres forma una copa o lanza-que mira hacia abajo. Esa característica ahora cuelga debajo del plano de la franja. A medida que la tira se eleva y avanza hasta la estación cuatro, la copa debe pasar sobre el bloque de cuatro matrices de la estación-sin engancharse. Si la altura del elevador no proporciona suficiente espacio vertical - y en muchos casos no puede hacerlo sin disminuir la velocidad de la prensa -, la copa se arrastra o golpea el acero sólido para herramientas.

Las muescas de derivación resuelven esto eliminando una ventana de material de la tira alrededor del elemento formado, o proporcionando una cavidad de relieve mecanizada en el propio bloque de matriz. La geometría formada pasa libremente a través del espacio en lugar de chocar con las herramientas. En un dado con doce o más estaciones, un único estirado formado en la estación cuatro puede requerir autorización de derivación en las estaciones cinco a once - cada una de ellas cuidadosamente dimensionada para acomodar la característica a medida que viaja a través del dado.

Mecánica de muesca de derivación positiva y negativa

No todas las características formadas sobresalen en la misma dirección y no todas las soluciones de derivación se cortan de la tira. Aquí es donde la distinción entre muescas de derivación negativas y positivas en matrices de estampado de chapa se vuelve crítica.

Una muesca de derivación positiva es material eliminado de la propia tira. Cuando una característica sobresale hacia arriba - un relieve, una lengüeta de lanza o la parte superior de una pared dibujada -, corre el riesgo de chocar con los componentes superiores del troquel, como placas extractoras, almohadillas de presión o portapunzones en las estaciones posteriores. Cortar el material en tira adyacente a la característica superior le da espacio para pasar por debajo de los componentes superiores sin contacto. De lo contrario, la fuerza de fluencia del resorte extractor presionaría la tira plana contra una geometría que físicamente no puede cumplir.

Una muesca de derivación negativa es una cavidad de paso mecanizada directamente en el acero del troquel inferior. Cuando una característica formada sobresale hacia abajo - una copa, un hueco acuñado o una lanza hacia abajo - necesita algún lugar adonde ir a medida que la tira desciende sobre cada bloque de troquel posterior. En lugar de eliminar más material en tiras (lo que podría debilitar el soporte), el diseñador del troquel mecaniza una cavidad de relieve en el bloque del troquel en el lugar exacto donde se ubicará la característica descendente.

Muchas piezas requieren ambos tipos simultáneamente. Imagine una pieza con un relieve hacia arriba y una copa hacia abajo en la misma sección transversal-. A medida que avanza esa sección de la tira, el relieve necesita un espacio de derivación positivo en la parte superior, mientras que la copa necesita un bolsillo de derivación negativo en la parte inferior. Las muescas de derivación negativas y positivas en troqueles de estampado que forman chapa a menudo coexisten en la misma estación, cada una de las cuales apunta a una dirección saliente diferente.

La secuencia de derivación completa durante un solo ciclo de prensa sigue este orden:

1. La operación de conformado o dibujo crea una geometría que sobresale por encima o por debajo del plano de la tira.
2. El ariete se eleva y los levantadores levantan la tira de la superficie inferior del troquel.
3. El alimentador avanza la tira un paso completo hasta la siguiente estación.
4. La muesca de derivación (corte de tira o bolsillo de matriz) permite que la característica formada pase el bloque de matriz, el extractor o la herramienta superior de la siguiente estación sin interferencia.
5. Los pilotos activan sus orificios para registrar la tira en su posición verdadera.
6. La tira desciende sobre la matriz, con el elemento formado descansando dentro de la cavidad de derivación negativa o pasando libremente a través de la abertura de derivación positiva.
7. La siguiente operación se ejecuta en la tira registrada correctamente.

Este ciclo se repite en cada estación aguas abajo de la operación de formado. Cada ubicación de derivación debe tener un tamaño individual según la altura de la característica, la elevación disponible y la geometría de los componentes del troquel en esa estación específica. Una muesca de derivación que proporciona un espacio libre adecuado en la estación cinco puede tener un tamaño insuficiente en la estación ocho si el bloque de troquel de esa estación está más alto o su placa extractora cuelga más abajo.

La precisión de esta secuencia explica por qué la planificación de la muesca de derivación no se puede aplazar hasta la prueba. Se debe anticipar cada punto libre durante el diseño del diseño de la tira - porque una vez que el acero para herramientas se endurece y ensambla, agregar alivio de derivación significa desensamblaje, re-mecanizado y pérdida de tiempo de producción. Las consecuencias de hacerlo mal se extienden mucho más allá de una sola tira atascada.

Consecuencias de omitir o subdimensionar las muescas de derivación

Un strip-jam no se anuncia cortésmente. De una pasada la prensa funciona bien. A continuación, una característica formada atrapa un bloque de troquel, la tira se pandea, los pilotos se cortan y el operador escucha el inconfundible crujido del acero al chocar con el acero. Lo que sigue no es solo una pieza defectuosa -, es una cascada de daños que puede dejar un troquel fuera de producción durante días.

Cuando falta el espacio libre para la derivación o éste es demasiado pequeño, cada ciclo de prensa se convierte en un posible evento de colisión. La geometría formada que sobresale de la tira no tiene espacio para pasar, por lo que se abre paso a través de - o no pasa en absoluto. Cualquiera de los resultados cuesta tiempo, herramientas y piezas.

Atascos de tiras y daños en matrices por falta de autorización de derivación

La secuencia de falla es mecánica y predecible. Una característica-que sobresale hacia abajo - una taza, un bolsillo para monedas, una lengüeta de lanza - cae sobre un bloque de troquel que no tiene bolsillo de alivio. La tira no puede bajar a su posición. El alimentador, todavía intentando hacer avanzar el material, empuja material adicional hacia una tira que ya no se mueve libremente. El material se pandea entre las estaciones, comprimiéndose en el espacio entre los elevadores y las superficies del troquel.

Ese pandeo no es local. Se propaga río arriba, desplazando la franja en estaciones anteriores donde los pilotos todavía están intentando registrar la posición. Los pasadores piloto, diseñados para entrar en orificios preperforados con solo 0,002 a 0,003 pulgadas de espacio libre, encuentran una tira que se ha desplazado lateralmente o se ha levantado de la cara del troquel. El piloto se dobla o se corta por completo. Como señala Art Hedrick, si los pilotos no pueden localizar la tira con precisión antes de que la almohadilla de presión se cierre, cada operación posterior aterriza en la posición incorrecta.

El daño se agrava a partir de ahí. Los bloques de matriz pueden agrietarse cuando una característica formada impacta una esquina interna afilada del acero para herramientas. Los punzones en estaciones adyacentes pueden astillarse porque la tira mal registrada presenta el material en un ángulo inesperado, creando cargas de corte desiguales. Los rieles guía se rayan cuando la tira deformada se arrastra sobre sus superficies endurecidas. En casos severos, la placa extractora se deforma al absorber cargas de impacto para las que nunca fue diseñada.

El propio material sufre deformación y endurece en la zona de colisión. El material en tiras que repetidamente se ve obligado a superar una obstrucción desarrolla bordes endurecidos por trabajo y aumentos localizados del límite elástico en esas áreas. Esto hace que la tira sea más rígida y menos predecible en las estaciones de formación posteriores - incluso después de que se elimina el atasco inmediato y se reinicia la producción.

Defectos de calidad de las piezas relacionados con un diseño de derivación inadecuado

No todas las fallas de bypass causan un atasco fuerte. A veces la interferencia es marginal - la característica formada apenas roza el bloque del troquel o lo arrastra lo suficiente para mantener la tira en movimiento. Podría decirse que estas condiciones de cuasi accidente son peores que una parada total, porque producen piezas defectuosas de forma intermitente en lugar de apagar el troquel inmediatamente.

Esto es lo que la holgura marginal de derivación afecta a la calidad de la pieza. La tira se arrastra por la superficie de la matriz cada pocos trazos, rayando la parte inferior de las características formadas. La variación dimensional se arrastra a medida que la tira se registra ligeramente fuera de la -posición -, no lo suficiente como para cortar un piloto, pero sí lo suficiente como para cambiar la ubicación de los agujeros o doblar las líneas en décimas de milímetro. El endurecimiento por trabajo se acumula en los bordes de contacto donde la tira raspa repetidamente el acero del troquel, cambiando las propiedades mecánicas locales del material y afectando el comportamiento de conformado posterior.

Las muescas de derivación y la formación de rebabas en el estampado están directamente relacionadas. Cuando la tira se deforma por arrastre o pandeo parcial, se presenta en las estaciones de corte en un ángulo inconsistente o con una sujeción desigual. El espacio entre el punzón-y-el troquel -, calculado cuidadosamente para material plano y registrado correctamente, - se vuelve efectivamente asimétrico. Un lado del corte se corta limpiamente mientras que el otro se rasga, produciendo rebabas que exceden las especificaciones. El límite elástico de la zona endurecida alrededor del punto de interferencia de derivación puede diferir significativamente del material original, desestabilizando aún más el corte.

Estos problemas de calidad comparten una característica frustrante: la intermitencia. Aparecen en unas pocas partes por cien, no en todas partes. Los operadores ven un pico de rebaba en una ejecución pero no en la siguiente. Las comprobaciones dimensionales pasan durante una hora, luego se salen de la tolerancia durante veinte partes antes de volver a las especificaciones. El análisis de la causa raíz a menudo persigue la lubricación, el desgaste del punzón o la variación del lote de material - todos los sospechosos razonables - mientras que el verdadero culpable es una muesca de derivación que proporciona espacio libre el 90% del tiempo pero permite interferencia en cada décimo golpe debido a la inconsistencia de la elevación de la tira o la expansión térmica durante tiradas largas.

La lista completa de modos de falla relacionados con un diseño de derivación inadecuado incluye:

• Atasco de tiras - parada completa que requiere limpieza manual e inspección de troqueles
• Corte piloto - pérdida de precisión del registro de la tira en todas las estaciones
• Agrietamiento del bloque de matriz - reparación costosa o reemplazo del acero para herramientas endurecido
• Deformación de la pieza - características formadas aplastadas o desplazadas por fuerzas de colisión
• Formación de rebabas - corte asimétrico debido a una tira mal registrada o distorsionada
• Deriva dimensional - pérdida progresiva de precisión posicional entre estaciones
• Aumento de la tasa de desechos: - piezas que no pasan la inspección debido a defectos de superficie, dimensiones o forma

Cada uno de estos resultados se remonta a la misma causa raíz: una característica formada que no tenía adónde ir. La solución casi siempre es más barata de implementar durante el diseño del diseño de la tira que solucionar el problema en el piso de la prensa -, lo que plantea la pregunta de cómo los diferentes tipos de troqueles y propiedades de los materiales influyen en la decisión de autorización de derivación en primer lugar.

Requisitos de omisión de muescas en diferentes tipos de troqueles

No todos los troqueles de estampado mueven el material de la misma manera. El método que utiliza una matriz para transportar la pieza de trabajo entre operaciones cambia fundamentalmente si se necesitan muescas de derivación, dónde van y qué tan complejo se vuelve su diseño. Un profesional de herramientas y matrices que trabaje en diferentes plataformas de matrices encontrará requisitos de derivación muy diferentes dependiendo de si la aplicación requiere una configuración de matriz progresiva, de transferencia o compuesta.

Las diferencias se reducen a una pregunta: ¿la tira permanece conectada y recorre cada estación secuencialmente, o la pieza de trabajo se separa temprano y se manipula de forma independiente? Esa respuesta dicta toda la estrategia de limpieza de bypass.

Muescas de derivación en troqueles progresivos

Los troqueles progresivos exigen la planificación de muescas de derivación más exhaustiva de cualquier tipo de troquel. La razón es estructural. En un troquel progresivo, la pieza de trabajo permanece unida a la tira de metal de principio a fin - y solo se separa en la estación final. Cada operación de conformado que ocurre en las estaciones tres, cuatro o cinco crea una geometría que debe pasar a través de las estaciones seis, siete, ocho y más allá a medida que la tira avanza un paso a la vez.

Esto crea un efecto compuesto. Un solo sorteo en la estación cuatro no sólo necesita autorización en la estación cinco. Necesita autorización en cada estación aguas abajo por la que pasa la tira antes de cortar la pieza. En un troquel de veinte-estaciones, esa única operación de conformado podría requerir alivio de derivación en quince o más ubicaciones. Agregue una segunda estación de formación en la estación siete y el plan de circunvalación duplicará su complejidad - porque ahora dos elementos, en diferentes alturas y posiciones, necesitan espacio libre en todas las estaciones más allá de sus respectivos puntos de formación.

Los troqueles progresivos también funcionan a altas velocidades, a menudo cientos de golpes por minuto. La tira sube, avanza y baja en milisegundos. No hay tiempo para que el operador ajuste o corrija un problema de juego marginal. O la muesca de derivación proporciona suficiente espacio para que la característica formada pase limpiamente, o no lo hace. A 400 golpes por minuto, medio-milímetro de espacio insuficiente produce 400 colisiones por minuto - y un dado destruido en segundos.

Esta es la razón por la que los diseñadores experimentados de herramientas y troqueles dedican mucho tiempo durante la planificación del diseño de la tira para mapear cada característica formada con cada estación posterior. Las ubicaciones, los tamaños y los tipos de las muescas de derivación (cortes de tira positivos versus cavidades de matriz negativas) se determinan antes de cortar cualquier acero. El diseño de la tira es esencialmente un plan de autorización de derivación tanto como una secuencia de producción de piezas.

Consideraciones de derivación en troqueles compuestos y de transferencia

Los troqueles de transferencia manejan el material de manera diferente. En lugar de mantener la pieza de trabajo unida a una tira continua, transfiera el estampadosepara la pieza de trabajo de la tira de metalal inicio del proceso. Luego, los espacios en blanco individuales se mueven entre estaciones mediante mecanismos de transferencia mecánicos - pinzas, dedos o rieles que recogen físicamente cada pieza y la colocan en la siguiente estación de troquelado.

¿Esto elimina la necesidad de realizar una muesca de derivación? En el sentido del striptease, sí. No hay un transportador continuo que viaje a través de múltiples estaciones, por lo que no hay muescas de derivación cortadas en tiras. Pero el problema subyacente de autorización no desaparece - sino que simplemente cambia de forma. Cuando un mecanismo de transferencia coloca una pieza en bruto parcialmente formada en la siguiente estación, cualquier geometría que sobresalga de esa pieza en bruto todavía necesita un lugar adonde ir. El bloque de matriz en esa estación debe tener cavidades de alivio mecanizadas para que la pieza en bruto pueda asentarse correctamente sin que las características formadas toquen fondo en el acero para herramientas.

Piense en ello como el mismo problema de ingeniería resuelto en un lugar diferente. En los troqueles progresivos, la holgura de derivación se encuentra en la tira y en el troquel. En los troqueles de transferencia, vive enteramente en los componentes del troquel. El fabricante de herramientas y matrices mecaniza cavidades de espacio libre en el bloque de matrices de cada estación para acomodar cualquier geometría que surja de la operación anterior. Los troqueles de transferencia también se benefician del hecho de que cada estación es mecánicamente independiente - la pieza en bruto se levanta de todas las herramientas durante la transferencia, proporcionando un espacio vertical inherente que las tiras progresivas no pueden lograr sin elevadores.

Los troqueles compuestos ocupan el extremo opuesto del espectro. Un troquel compuesto realiza múltiples operaciones - cortando, perforando y formando - en una sola carrera de prensa en una sola estación. La pieza se completa y expulsa de un solo golpe. No hay progresión de franjas, ni viajes de múltiples-estaciones ni interferencias descendentes de las que preocuparse. Las muescas de derivación simplemente no son relevantes. La pieza nunca necesita pasar sobre otro bloque de matriz porque nunca se mueve a otra estación. Operaciones como el hidroconformado y el conformado por rotación producen de manera similar piezas en entornos de matriz única-o cerrados-donde no se aplica la progresión de la tira.

La siguiente tabla resume cómo los requisitos de derivación difieren entre estos tres tipos de matrices:

Para los fabricantes que evalúan qué tipo de matriz se adapta a una pieza en particular, la complejidad del bypass es un factor de costo real. Una pieza con embuticiones profundas y múltiples relieves puede ser sencilla de producir en una matriz de transferencia donde cada estación simplemente mecaniza su propia cavidad en relieve. Esa misma pieza en un troquel progresivo podría requerir docenas de muescas de derivación a lo largo del diseño de la tira, debilitando el soporte y exigiendo un equilibrio cuidadoso entre el espacio libre y la rigidez de la tira. La decisión sobre el tipo de matriz da forma a la estrategia de derivación - y la estrategia de derivación, a su vez, influye en cómo las propiedades y el espesor del material interactúan con el diseño del espacio libre.

Factores de material y espesor en el diseño de muescas de derivación

Una muesca de derivación del tamaño perfecto para acero dulce de 1,0 mm fallará catastróficamente en 980 de doble-fase de 1,5 mm. El material que pasa por su troquel progresivo no solo afecta las fuerzas de conformado y el desgaste del punzón - sino que determina directamente qué tan altas las características formadas sobresalen del plano de la tira, cuánto se recuperan después del conformado y cómo responde la tira misma cuando se retira el material. Cada decisión de autorización de derivación es, en esencia, una decisión metalúrgica.

Dos tiras con geometría de pieza idéntica pero materiales diferentes pueden requerir diseños de muescas de derivación radicalmente diferentes. Comprender por qué se reduce a tres variables que interactúan: espesor, límite elástico y módulo de elasticidad.

Cómo el espesor y la resistencia del material afectan el espacio libre de derivación

El espesor del material es el factor más directo que influye en los requisitos de espacio libre de derivación. Cuando un punzón formador dibuja una copa o empuja un relieve dentro de la tira, la altura de esa característica es función del espesor del material y la geometría del dibujo. Un material más grueso produce características formadas más altas - una tira de 2,0 mm dibujada en la misma geometría de punzón que una tira de 1,0 mm producirá una característica con mayor altura de pared y una protuberancia más profunda debajo del plano de la tira. Esa protuberancia más profunda exige una cavidad de alivio de derivación correspondientemente más profunda en los bloques de matriz aguas abajo.

La relación es aproximadamente proporcional pero no lineal. Los materiales más gruesos también resisten mejor las arrugas y el pandeo durante el conformado, lo que significa que tienden a producir alturas de características más limpias y predecibles. Los materiales más delgados pueden producir profundidades de características ligeramente inconsistentes debido al estiramiento localizado o al adelgazamiento del material en los radios de extracción - y la inconsistencia en la altura de las características significa que su espacio libre de derivación debe tener en cuenta el peor de los casos, no el promedio.

El límite elástico introduce una segunda capa de complejidad. Los materiales con mayor límite elástico - aceros avanzados de alta-resistencia (AHSS) como DP590, DP980 y grados martensíticos - exhiben significativamente más recuperación elástica después del conformado. Como explica Art Hedrick, si no se aplica suficiente tensión para exceder el límite elástico del material durante el conformado, se produce una recuperación elástica. La característica formada regresa parcialmente a su estado plano original.

¿Qué significa la recuperación elástica para el diseño de muesca de derivación? Significa que es posible que la característica formada no se asiente completamente en la profundidad prevista. Una copa que fue diseñada para estirarse a 8 mm de profundidad podría lograr solo 7,2 mm de deformación permanente en un grado de alta resistencia, y los 0,8 mm restantes se recuperarían elásticamente. Esa característica parcialmente-se ubica más arriba en el plano de la tira de lo previsto - y la muesca de derivación que fue dimensionada para una copa de 8 mm totalmente asentada ahora tiene menos margen de espacio de lo planeado.

Al evaluar el límite elástico frente a la resistencia a la tracción para la planificación de derivaciones, el límite elástico es el valor más relevante. La resistencia a la tracción indica cuándo se fractura el material, pero el límite elástico define el umbral donde comienza la deformación plástica permanente. Los materiales con altas relaciones de rendimiento-a-tracción - comunes en grados AHSS donde las magnitudes de recuperación elástica crecen proporcionalmente a medida que las resistencias a la tracción alcanzan 980 MPa y más - almacenan más energía elástica durante el conformado y la liberan como recuperación elástica. Esto aumenta directamente la altura efectiva del saliente que deben acomodar las muescas de derivación.

Los materiales más blandos presentan la preocupación opuesta. Las aleaciones de aluminio, el cobre y los aceros de embutición profunda-con bajo-carbono-tienen un módulo elástico más bajo en comparación con los grados de alta-resistencia. El módulo de elasticidad que exhiben los metales determina su rigidez. - El módulo del aluminio es aproximadamente un-tercio del del acero. Un módulo más bajo significa que la tira es más flexible y más susceptible a la deformación localizada debido a fuerzas que los materiales más duros ignorarían. Si se coloca una muesca de derivación demasiado cerca de una característica formada en una tira de aluminio suave, la delgada red de material entre la muesca y la característica puede desviarse o deformarse permanentemente bajo las fuerzas de extracción durante cada carrera de prensa. La geometría de la característica se distorsiona, la pieza no pasa la inspección y la causa principal no es la estación de formación en absoluto - sino la ubicación de la muesca de derivación.

Ancho de banda y propiedades de tracción en la planificación de derivación

El ancho de la tira crea una fuerte restricción sobre la cantidad de material que se puede eliminar para el espacio libre sin comprometer el transportador. En una franja ancha con márgenes generosos, las muescas de derivación se pueden dimensionar libremente - queda suficiente sección transversal-para mantener la rigidez durante la alimentación. Las estrechas franjas transportadoras no ofrecen ese lujo.

Considere una disposición de tiras en la que la red portadora tiene sólo 8 mm de ancho en cada lado. Cada muesca de derivación cortada en ese soporte reduce su sección transversal-efectiva. Si se quita demasiado, el transportador ya no podrá resistir las fuerzas de alimentación sin doblarse o pandearse. ComoLa investigación sobre el diseño del portaaviones muestra, el portador debe permanecer lo suficientemente fuerte como para resistir aproximadamente el 10% del peso de la pieza multiplicado por el número de progresiones. Múltiples muescas de derivación en estaciones consecutivas crean un debilitamiento acumulativo que puede empujar al transportador por debajo de su umbral mínimo de rigidez.

Esta desventaja es especialmente grave en el caso de materiales delgados y de alta-resistencia. La tira ya es más delgada -, lo que significa menos momento de inercia para la sección transversal-del soporte - y la deformación elástica que presenta el acero en grados de alta-resistencia es estrecha, lo que deja poco margen entre la flexión elástica y la deformación permanente del soporte. Un portador que se flexiona elásticamente durante la alimentación en acero dulce puede doblarse plásticamente en la misma geometría cuando se ejecuta AHSS porque la ventana de deformación elástica es más ajustada en relación con la tensión impuesta.

El endurecimiento por deformación y el endurecimiento por trabajo cerca de los bordes de las muescas de derivación introducen otro mecanismo de falla que aparece principalmente en aplicaciones de ciclo alto-. Cada vez que se perfora la tira para crear una muesca de derivación, la zona de corte en el borde cortado sufre un trabajo en frío localizado. Esa estrecha franja de material-endurecido se vuelve más dura pero más quebradiza que la tira principal. En una matriz que ejecuta millones de ciclos, estos bordes endurecidos pueden convertirse en puntos de inicio de grietas - especialmente si la geometría de la muesca de derivación incluye esquinas internas afiladas que concentran la tensión.

La implicación práctica: los radios de las esquinas de las muescas de derivación son más importantes en materiales de alta-resistencia que en acero dulce. Una esquina interna afilada de 90-grados que sobrevive indefinidamente en una tira con bajo contenido de carbono-puede iniciar una grieta por fatiga dentro de 500.000 golpes en una tira DP780 porque el borde endurecido tiene menos ductilidad para absorber la tensión cíclica. Los diseñadores que trabajan con AHSS deben especificar radios generosos en todas las esquinas de las muescas de derivación y orientar la geometría de la muesca para minimizar los concentradores de tensión alineados con la dirección de alimentación de la tira.

Todos estos factores del material - espesor que impulsa la altura de la característica, límite elástico que impulsa el margen de recuperación elástica, módulo elástico que impulsa la rigidez de la tira y durabilidad del borde impulsor endurecido por trabajo - se integran en una única decisión de tamaño para cada ubicación de muesca de derivación. El desafío es que interactúen. Un material más grueso y resistente produce elementos más altos (se necesita más espacio libre) y al mismo tiempo limita la cantidad de material de soporte que se puede quitar de forma segura (menos espacio disponible). Resolver esa tensión requiere juicio, simulación o ambos - y plantea la cuestión práctica de cuándo las muescas de derivación son la solución correcta y cuándo los métodos de limpieza alternativos tienen más sentido desde el punto de vista técnico.

Cuándo utilizar muescas de derivación frente a métodos de limpieza alternativos

Las muescas de derivación no son la única manera de evitar que una figura formada choque con las herramientas posteriores. Son la solución más común en matrices progresivas, pero conllevan un costo: cada muesca debilita la tira portadora, cada corte requiere un punzón y un componente de matriz para su mantenimiento, y cada sección eliminada es material que ya no puede soportar la tira durante la alimentación. Los diseñadores de troqueles experimentados tratan las muescas de derivación como una herramienta más en un conjunto de herramientas de limpieza - y no como la opción predeterminada automática para cada punto de interferencia.

La verdadera pregunta no es "¿necesito autorización?" Esa respuesta es siempre sí cuando la geometría sobresale del plano de la tira. La pregunta es: ¿cuál es la mejor manera de lograr esa autorización para esta pieza específica, este material y este requisito de producción?

Árbol de decisión para la necesidad de evitar la muesca

Trabajar en las decisiones de autorización de desvío sigue una secuencia lógica. En cada estación del diseño de la tira, usted evalúa si la tira puede avanzar limpiamente - y, si no puede, qué solución ofrece el mejor equilibrio entre la complejidad del troquel, la velocidad de la prensa, la integridad del portador y el uso del material.

1. Identifique cada operación de conformado en el diseño de la tira que crea una geometría que sobresale por encima o por debajo del plano de la tira. Esto incluye dibujos, relieves, lanzas, elementos acuñados y agujeros extruidos.
2. Para cada característica formada, mida la altura de la protuberancia - la distancia que la característica se extiende más allá de la superficie de la tira. Tenga en cuenta la recuperación elástica si trabaja con materiales de alta-resistencia.
3. Determine el levantamiento de franja disponible en cada estación aguas abajo. Esta es la distancia vertical que los elevadores elevan la tira por encima de la superficie inferior del troquel durante la alimentación.
4. Compare la altura del saliente con la elevación disponible menos el espacio libre del troquel. Si la altura de la característica formada excede el espacio libre neto (altura de elevación menos la altura de cualquier componente del dado sobre el que debe pasar la tira), se producirá interferencia.
5. Si existe interferencia, evalúe si una mayor sustentación puede resolver el problema sin una muesca de derivación. Si la elevación adicional requerida es modesta - unos pocos milímetros -, puede ser viable aumentar el recorrido del elevador.
6. Si una mayor elevación introduce penalizaciones de velocidad inaceptables o desgaste del elevador, una muesca de derivación (corte de tira o cavidad de matriz) se convierte en la solución adecuada.
7. Si la rotación o reorientación de la pieza dentro del diseño de la tira elimina la interferencia por completo, rediseñe el diseño antes de comprometerse a omitir las muescas.

Esta secuencia no es puramente teórica. Refleja el proceso iterativo que se desarrolla durante el desarrollo del diseño de la tira, a menudo respaldado por un software de anidamiento de materiales para el análisis de la duración del uso del material. El software ayuda a visualizar cómo la orientación de la pieza, el ancho del portador y la ubicación de la muesca de derivación interactúan con el rendimiento general de la tira - porque rotar una pieza para evitar la derivación puede consumir más material por pieza, lo que desplaza el costo de la complejidad de las herramientas al desperdicio de materia prima.

El umbral crítico del paso cuatro merece énfasis. Si la altura de la característica formada excede la elevación de la tira disponible menos el espacio libre del troquel, es obligatoria una muesca de derivación. Ningún ajuste del levantador, optimización del tiempo o ajuste de la prensa cambiará la física. La característica limpia el bloque del dado o colisiona. En los casos límite - donde la característica apenas excede el espacio libre disponible - los diseñadores a menudo agregan una muesca de derivación de todos modos como seguro contra la expansión térmica durante tiradas de producción largas, la variación del espesor de la tira dentro de la tolerancia de la bobina y el desgaste del elevador que reduce gradualmente la altura efectiva de elevación durante la vida útil de la matriz.

Alternativas para evitar muescas y sus compensaciones

Cuando existe interferencia pero las muescas de derivación conllevan consecuencias inaceptables - portador debilitado, rigidez de la tira comprometida o material insuficiente alrededor de los orificios piloto - se aplican tres alternativas principales. Cada uno resuelve el problema de la liquidación pero introduce su propio costo.

Aumento de la altura de elevación de la tira

La alternativa más sencilla: elevar la tira más alto durante la alimentación, de modo que los bloques formados despejen aguas abajo sin necesidad de retirar material. Los elevadores originales - ya sean pasadores-impulsados ​​por resorte, elevadores de barra o rieles accionados por leva-- se pueden especificar con mayor recorrido para lograr un espacio libre adicional.

La penalización es la velocidad de prensa. Una elevación más alta significa que la tira recorre una distancia vertical mayor en cada ciclo de carrera. Los elevadores deben elevarse más, la franja debe estabilizarse en la elevación más alta antes de alimentarse y debe descender una distancia mayor antes de que los pilotos puedan participar. A velocidades de carrera altas, la elevación excesiva introduce rebotes y vibraciones en la tira que degradan la precisión del avance. Un sensor de proximidad inductivo que monitorea la posición de la tira en la línea de alimentación puede confirmar que la tira se asienta consistentemente a mayor elevación, pero la realidad mecánica es que cada milímetro de elevación adicional resta carreras por minuto de su tasa de producción.

Una mayor elevación también acelera el desgaste del elevador. Los levantadores-cargados con resorte experimentan una mayor fatiga por deflexión más rápido. Los elevadores accionados por leva-experimentan más desgaste de contacto en sus superficies de actuación. Durante la vida útil de producción de un troquel de millones de golpes, el costo de mantenimiento de los elevadores de mayor-recorrido puede exceder el costo de herramientas para agregar muescas de derivación en primer lugar.

Orientación de pieza giratoria en el diseño de tira

A veces, la interferencia existe sólo debido a cómo está orientada la pieza en relación con la dirección de alimentación de la tira. Una característica formada que sobresale hacia abajo puede chocar con un bloque de matriz directamente en la ruta de alimentación - pero si la pieza se gira 90 o 180 grados en el diseño, esa misma característica pasa a través de un área donde el bloque de matriz está más bajo o ausente por completo.

La rotación de piezas es elegante cuando funciona. Elimina la interferencia sin debilitar la tira ni ralentizar la prensa. Pero a menudo aumenta el consumo de material. Es posible que una pieza orientada para un ancho de banda mínimo ya no se acople de manera eficiente después de la rotación. La tira se vuelve más ancha, el costo del material por pieza aumenta y las tasas de desperdicio aumentan. Para una producción de alto-volumen donde domina el costo del material, es posible que esta compensación no resulte adecuada - aunque las herramientas sean más simples.

La rotación también puede presentar nuevos desafíos de conformado. Una pieza orientada en un ángulo diferente con respecto a la dirección de rodamiento puede exhibir un comportamiento de recuperación elástica diferente, características de estiramiento anisotrópico o tendencias de división en la dirección del grano-que no existían en la orientación original.

Elevadores variables accionados por leva-

Los elevadores estándar elevan la tira a una altura uniforme en cada estación. Los elevadores variables accionados por leva- permiten diferentes alturas de elevación en diferentes estaciones - más arriba donde es necesario despejar cajones profundos, más abajo donde la geometría plana necesita una elevación mínima. Este enfoque selectivo proporciona espacio libre de derivación sólo cuando es necesario sin imponer una penalización de elevación global en todo el troquel.

El costo es la complejidad mecánica. Los elevadores de levas requieren superficies de leva rectificadas-con precisión, seguidores endurecidos y una estrecha coordinación con la carrera de prensa. Por lo general, se cortan mediante mecanizado por electroerosión por hilo para lograr la precisión del perfil que exigen estas superficies de leva. Agregan componentes al troquel, aumentan los puntos de mantenimiento y requieren una configuración más cuidadosa. En troqueles donde sólo una o dos estaciones necesitan espacio adicional, los elevadores de levas pueden ser una solución eficiente. En troqueles con interferencia en diez o más estaciones, la complejidad acumulativa de la leva puede superar la simplicidad de cortar muescas de derivación en la tira.

Los diseñadores de troqueles experimentados evalúan todas estas alternativas durante el desarrollo del diseño de la tira - antes de pedir cualquier acero para herramientas. La decisión a menudo se reduce a un análisis de costo-beneficio específico de la aplicación: volumen de producción, sensibilidad al costo del material, requisitos de velocidad de la prensa y presupuesto de mantenimiento del troquel. Para troqueles progresivos complejos donde estas compensaciones se multiplican en docenas de estaciones, el soporte de diseño colaborativo de especialistas en herramientas puede marcar la diferencia entre una solución optimizada y un compromiso costoso. Los equipos que se enfrentan a decisiones complejas de derivación - particularmente para el diseño-aplicaciones pesadas que involucran estructura de matrices, elevadores y optimización del flujo de materiales - pueden encontrar valor al trabajar con socios comoSoluciones de troqueles de estampado personalizados de YICHEN, donde ingenieros de herramientas experimentados contribuyen a estas decisiones críticas de diseño en las primeras etapas del proceso de diseño.

El método de limpieza que elija en cada estación da forma a todo el diseño aguas abajo. Pero independientemente de si utiliza una muesca de derivación, mayor elevación, rotación de piezas o un sistema de levas, las ubicaciones de las muescas que sí se incluyen en el diseño de la tira aún necesitan una ubicación y un tamaño precisos - y esas decisiones siguen su propio conjunto de reglas de ingeniería que equilibran la integridad de la tira con el margen de holgura.

Mejores prácticas para la colocación y el dimensionamiento de muescas de derivación

Elegir agregar una muesca de derivación es solo la mitad del problema de ingeniería. Dónde lo colocas, qué tan grande lo haces y cómo interactúa con todas las demás características de la franja - pilotos, elevadores, transportadores y estaciones adyacentes - determina si esa muesca realmente resuelve el problema de espacio libre o crea tres nuevos. Una muesca de derivación en el lugar equivocado puede destruir el registro de la tira con la misma eficacia que no tener ninguna derivación.

Las decisiones sobre ubicación y tamaño están estrechamente relacionadas. Una muesca colocada más cerca del elemento formado puede ser más pequeña (porque el elemento pasa por la parte más ancha del relieve). Una muesca colocada más lejos debe ser más grande para acomodar la trayectoria angular que traza la característica a medida que la tira se levanta y avanza. Cada milímetro de cambio de posición cambia el tamaño requerido - y cada milímetro de cambio de tamaño afecta la resistencia del portador. Hacer esto bien exige un enfoque sistemático.

Omitir las reglas de colocación de muescas y la integración del diseño de tiras

La colocación de la muesca de derivación no ocurre de forma aislada. El diseño de la tira es un vecindario abarrotado: los orificios piloto necesitan material sin obstrucciones para el registro, los elevadores necesitan superficies de contacto sólidas para elevar la tira de manera uniforme y la red portadora necesita una sección transversal-continua para resistir las fuerzas de alimentación. Una muesca de derivación que se superponga a cualquiera de estas zonas crea un conflicto peor que el problema de interferencia original.

Estos son los principios básicos de colocación que siguen los diseñadores de troqueles experimentados:

• Coloque las muescas de derivación tan cerca de la característica formada como lo permita la integridad del material. Una colocación más cercana significa menos ancho de muesca requerido porque la característica pasa a través de la muesca en su punto más estrecho durante el avance de la tira.
• Mantenga una distancia mínima entre el borde de la muesca de derivación y cualquier orificio piloto. Si la muesca invade el material piloto, la delgada banda restante se desvía bajo la fuerza de entrada del piloto, destruyendo la precisión del registro. Una pauta general es mantener al menos 1,5 veces el espesor del material como banda mínima entre el borde de la muesca y el borde del orificio guía.
• Nunca coloque una muesca de derivación directamente debajo de un punto de contacto del elevador de material. Los elevadores empujan hacia arriba contra la superficie de la tira - si entran en contacto con un área con muescas, la tira no se levanta de manera uniforme o el pasador del elevador cae a través de la abertura. Asigne todas las posiciones de los elevadores al diseño de la tira antes de finalizar las ubicaciones de las muescas.
• Oriente la geometría de la muesca para minimizar la concentración de tensiones. Utilice radios internos generosos en lugar de esquinas afiladas, especialmente en materiales de alta-resistencia donde el límite elástico del acero en el borde cortado se eleva debido al corte. Un radio de al menos un espesor de material en las esquinas internas prolonga significativamente la vida útil del soporte.
• Tenga en cuenta el debilitamiento acumulativo de la franja cuando existen múltiples muescas de derivación en estaciones consecutivas. Cada muesca reduce la sección transversal-del soporte. Tres muescas en cinco estaciones pueden reducir el momento de inercia efectivo del portador en un 40% o más, empujando el material restante más allá del límite elástico del acero bajo cargas de alimentación normales.
• Siempre que sea posible, escalone las ubicaciones de las muescas de derivación entre los portadores izquierdo y derecho. El corte simétrico en la misma posición de la tira crea un punto débil uniforme. - el escalonamiento distribuye la reducción de tensión entre diferentes posiciones de alimentación y mantiene una rigidez de la tira más consistente.
• Verifique que los bordes de las muescas de derivación no coincidan con líneas de doblez o zonas de formación en estaciones adyacentes. Un borde de muesca que aterriza en una línea de curvatura crea un elevador de tensión que puede iniciar grietas durante el conformado.

Un detalle que a menudo se pasa por alto: las muescas de derivación cortadas en las primeras estaciones atraviesan todas las estaciones posteriores. Una muesca creada en la estación dos pasa por las estaciones tres, cuatro, cinco y más. En cada una de esas ubicaciones aguas abajo, la muesca no debe interferir con los elevadores, pilotos o superficies de sujeción. Esto significa que la validación de la ubicación no se trata solo de la estación donde se corta la muesca - sino que requiere verificar la huella de la muesca con cada estación por la que pasará.

Como lo confirman las referencias prácticas de diseño de troqueles de estampado, una muesca que parece inofensiva en CAD puede convertirse en un problema de alimentación cuando la prensa funciona a velocidad de producción. Las esquinas internas afiladas aumentan el riesgo de grietas, las posiciones incorrectas causan interferencias en la estación y las muescas de gran tamaño debilitan los soportes hasta el punto de causar inestabilidad.

Pautas de dimensionamiento y conexión a los requisitos de elevación de tiras

El tamaño de la muesca de derivación es una función directa de dos variables: la altura de protrusión de la característica formada y la elevación de la tira disponible en cada estación aguas abajo. La relación entre estos dos valores determina qué tan ancha y profunda debe ser la muesca para proporcionar un espacio libre adecuado.

Piénselo geométricamente. Cuando la tira se levanta y avanza, la característica formada traza un arco a través del espacio - hacia arriba desde la superficie inferior del dado, avanza un paso y luego baja hasta el siguiente bloque del dado. La muesca de derivación debe ser lo suficientemente grande para acomodar esa característica en cada punto a lo largo de su arco de recorrido en cada estación. Si la elevación de la tira es alta, la característica se eleva muy por encima de la superficie de la matriz y la muesca puede ser más estrecha porque la característica elimina la mayoría de las obstrucciones verticalmente. Si la elevación de la tira es baja, la característica permanece más cerca de la superficie del troquel durante el avance y la muesca debe ser más ancha para garantizar el espacio horizontal.

Esta relación inversa es la palanca de diseño clave: el tamaño adecuado de la muesca de derivación puede reducir la altura de elevación de la tira requerida. Una muesca más ancha proporciona más espacio horizontal, lo que significa que no es necesario que la característica se eleve tanto para pasar el bloque del troquel. Una elevación más baja se traduce directamente en velocidades de ciclo de prensa más rápidas y un menor desgaste del elevador - un beneficio de productividad mensurable. En aplicaciones de gran-volumen que ejecutan millones de carreras, incluso una reducción de 2 mm en la altura de elevación puede agregar carreras significativas por minuto a la tasa de producción.

Pero la compensación es real. Una muesca de derivación más grande elimina más material portador. En algún punto, la sección transversal-del soporte cae por debajo del umbral mínimo de rigidez - el punto donde las fuerzas de alimentación exceden lo que el material restante puede resistir sin deformación permanente. Para cualquier tira determinada, existe un tamaño de muesca óptimo que equilibra el espacio libre con la resistencia del soporte. Calcular ese óptimo requiere conocer el límite elástico del acero que está utilizando (porque eso define la capacidad de carga del portador-), el módulo de elasticidad del acero (porque eso determina cuánto se flexiona elásticamente el portador antes de ceder) y la fuerza de alimentación aplicada por el mecanismo de alimentación de la prensa.

Un enfoque práctico de dimensionamiento funciona de la siguiente manera. Comience con el tamaño mínimo de muesca que proporcione espacio libre en la elevación máxima de la tira. Luego evalúe si reducir la altura de elevación - y aumentar correspondientemente el tamaño de la muesca - mejora la productividad neta sin comprometer la integridad del soporte. El límite elástico del acero en la sección del soporte establece el límite estricto: una vez que la tensión de flexión de las fuerzas de alimentación alcanza ese umbral, el soporte se deforma permanentemente y la precisión de la alimentación se degrada.

Para materiales donde el límite elástico y el límite elástico están muy juntos (la mayoría de los aceros de ingeniería), el margen de seguridad es sencillo de calcular. Para materiales con una transición de fluencia gradual - como muchas aleaciones de aluminio o calidades-endurecidas por trabajo donde los valores del límite elástico difieren según la definición de compensación - los diseñadores deben utilizar suposiciones conservadoras y validar con datos de prueba.

Varios factores de tamaño adicionales merecen atención en la práctica:

• Agregue un margen de espacio libre para la expansión térmica durante tiradas de producción largas. El acero del troquel y el material de la tira se expanden a diferentes velocidades - lo que se aclara en frío puede interferir después de una hora de estampado continuo.
• Tenga en cuenta la tolerancia del espesor del material. Una bobina en el extremo superior de su especificación de espesor produce características formadas más altas que las nominales. Dimensione las muescas de derivación para el espesor máximo del material, no nominal.
• Incluya un margen para el desgaste del levantador durante la vida útil del troquel. A medida que los levantadores pierden recorrido por fatiga o desgaste de la superficie, la sustentación efectiva disminuye. Una muesca con un tamaño de margen cero en el recorrido inicial del elevador eventualmente causará interferencia a medida que la matriz envejece.
• Considere el efecto acumulativo del estiramiento de la tira. En matrices largas y progresivas, un ligero alargamiento de la tira bajo la tensión de alimentación puede cambiar las posiciones de las muescas de derivación en relación con las características de la matriz en décimas de milímetro - suficiente para reducir el espacio libre efectivo en las estaciones finales.

El diseño integral de muesca de derivación no ocurre en el vacío. Requiere una estrecha coordinación entre la planificación del diseño de la tira - donde se determinan las ubicaciones y los tamaños de las muescas - la ingeniería de la estructura del troquel - donde se mecanizan los bolsillos de derivación negativos en los bloques del troquel - y la validación de las pruebas - donde la alimentación del mundo real-confirma que los espacios libres funcionan en condiciones de producción. Si se omite cualquiera de estos puntos de coordinación, se corre el riesgo de descubrir problemas de interferencia en el piso de la prensa, donde las reparaciones cuestan diez veces más de lo que costarían durante el diseño.

Para equipos de herramientas que trabajan en troqueles progresivos complejos donde la optimización de la muesca de derivación se cruza con la estructura del troquel, los elevadores, el control de rebabas, la holgura y el flujo de material,Soluciones de troqueles de estampado personalizados de YICHENconectar a los ingenieros con soporte de diseño colaborativo que aborde estas decisiones interdependientes como un sistema en lugar de variables aisladas.

La muesca de derivación - pequeña en el dibujo, crítica en la producción - representa en última instancia la intersección de todas las principales disciplinas de diseño de troqueles progresivos: geometría de diseño de tiras, ciencia de materiales, dinámica mecánica y economía de producción. Lograr la ubicación y el tamaño correctos significa menos atascos, una vida útil más larga del troquel, tiempos de ciclo más rápidos y una calidad constante de las piezas desde la primera carrera hasta la millonésima.

Preguntas frecuentes sobre muescas de derivación en matrices de estampado

1. ¿Cuál es la diferencia entre una muesca de derivación y una muesca de paso en un dado progresivo?

Una muesca de paso controla la longitud de alimentación de la tira y proporciona una primera-parada para la configuración del operador, lo que garantiza que los pasadores piloto registren la tira correctamente. Una muesca de derivación proporciona espacio físico para que las características formadas, como embutidos, relieves o lanzas, puedan pasar sobre los bloques de matriz aguas abajo sin colisión. La geometría de la muesca de paso depende de la distancia de alimentación y la ubicación del piloto, mientras que la geometría de la muesca de derivación depende de la altura de la característica formada y el espacio libre disponible en cada estación aguas abajo. Confundir ambos durante el mantenimiento o la modificación puede provocar un registro incorrecto o un atasco de la tira.

2. ¿Qué sucede si faltan muescas de derivación o si son demasiado pequeñas en un troquel de estampado?

Sin un espacio libre de derivación adecuado, las características formadas chocan con los componentes de la matriz aguas abajo durante el avance de la tira. Esto desencadena una cascada de fallas que incluye atasco de tiras, corte del pasador piloto, agrietamiento del bloque de matriz, rayado de la superficie de las piezas, formación de rebabas por cortes mal registrados y desviación dimensional progresiva. La interferencia marginal es particularmente problemática porque produce defectos intermitentes que son difíciles de rastrear hasta el espacio de derivación como causa raíz, y a menudo imitan problemas como el desgaste del punzón o la variación del material.

3. ¿Los troqueles de transferencia y los troqueles compuestos requieren muescas de derivación?

Los troqueles compuestos no requieren muescas de derivación porque todas las operaciones ocurren en un solo golpe en una estación sin progresión de la tira. Los troqueles de transferencia eliminan las muescas de derivación basadas en tiras-ya que los espacios en blanco individuales se mueven entre estaciones mediante pinzas mecánicas. Sin embargo, los troqueles de transferencia aún necesitan un espacio equivalente mecanizado directamente en los bloques de troqueles como bolsas de alivio para que los espacios en blanco parcialmente formados puedan asentarse correctamente en cada estación sin que las características formadas toquen fondo en el acero para herramientas.

4. ¿Cómo afecta el espesor del material al diseño de la muesca de derivación?

El material más grueso produce características formadas más altas que sobresalen más del plano de la tira, lo que requiere cavidades de alivio de derivación más profundas o cortes de tira más anchos. Los aceros de alta-resistencia añaden complejidad porque su mayor recuperación elástica significa que las características formadas pueden no asentarse en toda la profundidad de diseño, lo que efectivamente aumenta la altura de la protuberancia más allá de lo que predice la geometría nominal. Los materiales más blandos como el aluminio requieren una colocación cuidadosa de las muescas porque su módulo elástico más bajo hace que la banda restante sea más susceptible a la deflexión bajo las fuerzas de extracción. Los diseñadores deben dimensionar las muescas de derivación para el peor-caso de espesor del material dentro de la tolerancia de la bobina.

5. ¿Cuáles son las alternativas para evitar las muescas para el aclaramiento en matrices progresivas?

Existen tres alternativas principales. Al aumentar la altura de elevación de la tira, la tira se eleva más durante la alimentación, por lo que presenta bloques de matriz transparentes verticalmente, pero esto reduce la velocidad de la prensa y acelera el desgaste del elevador. La orientación de la pieza giratoria en el diseño de la tira puede eliminar la interferencia por completo, aunque a menudo aumenta el consumo de material y puede introducir desafíos de conformado anisotrópico. Los elevadores variables accionados por levas proporcionan elevación selectiva en estaciones específicas sin una penalización de velocidad global, pero agregan complejidad mecánica y puntos de mantenimiento. Ingenieros de herramientas experimentados como los de YICHEN (yichen-group.com/stamping-die/) evalúan todas las opciones durante el desarrollo del diseño de la tira para encontrar el equilibrio óptimo para cada aplicación.