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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

"ANTONIO JOSÉ DE SUCRE"

VICE-RECTORADO BARQUISIMETO

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECATRÓNICA

DISEÑO DE UNA MÁQUINA TROQUELADORA DE ESTAMPADO

MEDIANTE UNA PRENSA CNC

PROPONENTES:

MANUEL TORRES

MIGUEL SANCHEZ

Abril, 2015

ANALISIS DE DISCUSIÓN DE RESULTADOS

El diseño y elaboración de la maquina automática para el estampado mediante troquelado,

se enfocará en los cálculos de fuerzas requeridas para accionar el cilindro (pistón) que realizara

el trabajo final para dicho proceso.

Se utilizara un cilindro de doble efecto en el que existen dos tomas de aire, una a cada

lado del émbolo. Estos cilindros pueden producir movimiento en ambos sentidos, avance y

retroceso.

La carrera de los cilindros de doble efecto puede ser muy larga, pero hay que tener en

cuenta la posición de pandeo del vástago en su posición extrema, ya que dicha posición la

delimitará. Cuando la velocidad de los cilindros es muy grande se emplean dispositivos

especiales para amortiguar los finales de carrera, denominándose cilindros con amortiguación

interna a aquellos que disponen de dichos dispositivos.

En los cilindros de doble efecto la fuerza efectiva en el avance es diferente a la equivalente

en el retroceso, ya que las superficies efectivas sobre las cuales actúa la presión del aire son

distintas en cada caso.

Figura 1. Cilindro de doble efecto

Para los cálculos del cilindro de doble efecto, se utilizaran variable que se desglosan a

continuación:

𝑭 = Fuerza resistente

𝑭𝑷 = Fuerza del pistón; 𝑭𝑷 = 𝑃 ∗ 𝐴

𝑭𝑹 = Fuerza de roce; 𝑭𝑹 = 𝜇 ∗ 𝑁

Teniendo en cuenta que la fuerza necesaria para que la prensa corte el metal viene dada

por la siguiente ecuación;

𝑭𝒑𝒓𝒆𝒏𝒔𝒂 = 𝑷. 𝑺. 𝑺𝑺

Se eligió el cilindro, según el espesor (S), perímetro de la figura que se va a cortar (P) y

esfuerzo máximo que resiste el material a cortadura (Ss) en este caso del aluminio donde se

dará a cabo el troquelado. Aluminio de aleación 7075-T6 donde la resistencia ultima cortante

Su=330MPa, por tanto 𝑺𝒔 = 0.6 ∗ 330MPa = 247.5 MPa que es la presión que necesita el

pistón neumático para realizar el corte.

Tenemos, que 𝑷 = 2 ∗ 𝜋 ∗ 4𝑐𝑚

Así; 𝑷 = 0.25 𝑚 y 𝑺 = 2𝑚𝑚

Entonces 𝑭𝒑𝒓𝒆𝒏𝒔𝒂 = (0.25𝑚)(2𝑚𝑚)(247.5𝑀𝑃𝑎)

Así: 𝑭𝒑𝒓𝒆𝒏𝒔𝒂 = 123.75 𝑘𝑁

Con este valor de 𝑭𝒑𝒓𝒆𝒏𝒔𝒂, se obtiene el valor de la fuerza máxima que debe de tener el

cilindro neumático, para fines de mayor seguridad y durabilidad se utilizara el cilindro de 25/10

P1A-S020D, visto del catálogo del fabricante PARKER; de igual forma se realizan los cálculos

relacionados con las características de dicho cilindro neumático.

Cálculos de cilindro neumático de doble efecto:

Con el catálogo de los cilíndros neumáticos Parker PDE2564TCES-ul. de agosto 2009, en la

sección de cilindros de doble efecto, se puede obtener el siguiente dato para un cilindro 25/10

en sus carreras de salida y entrada respectivamente:

+ = Carrera de salida

- = Carrera de entrada

Datos

Carrera = 20cm

𝐴𝑝𝑖𝑠𝑡𝑜𝑛 = 4.9 𝑐𝑚2

𝐴𝑒𝑚𝑏𝑜𝑙𝑜 = 4.1 𝑐𝑚2

𝐹𝑟 = 10%

Solución

𝐹𝑝1 = 123.75 𝑘𝑃𝑎 ∗ 4.9𝑐𝑚2 = 60.64𝑁

𝐹𝑝2 = 247.5 𝑘𝑃𝑎 ∗ (4.9 𝑐𝑚2 − 4.1 𝑐𝑚2) = 19.8 𝑁

𝐹𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 = 60.65 − 0.1 ∗ 60.65 = 54.59 𝑁

𝐹𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 = 19.8 − 0.1 ∗ 19.8 = 17.82 𝑁

𝐹 = 54.585 𝑁 − 17.82 𝑁 = 36.765 𝑁

Cálculos de caudal:

𝑄 = 20𝑐𝑚 ∗𝜋

4(2 ∗ 4.9 − 4.1) 𝑐𝑚2/1𝑠𝑒𝑔

𝑄 = 0.322326 𝑚3

ℎ

Con lo cual seleccionamos el siguiente compresor CA-HAPPY25/15 de Centralair

compresores el cual cumple con los requerimientos de caudal y presión, con 11,4𝑚3

ℎ y

779.79 𝑘𝑃𝑎 lo cual satisface ampliamente los requerimientos de la máquina troqueladora.

Bibliografia:

1) Eugene A. Avallone. “Manual del ingeniero mecánica Marks”, Editorial Mc. Graw Hill. 9ª

edición, año 1995

2) Mario Rossi, “Estampado en Frio de la Chapa”. Editorial Dossat.9na Edición. año 1979

3) Resistencia de aluminio: beer Jhonston (o como se escriba) 5ta ed Apendice B pagina 747

4) gabpingenieria.weebly.com/uploads/2/0/1/6/20162823/prensas.pdf

5)http://www.construnario.com/ebooks/8425/compresores%20y%20tratamiento%20del%20a

ire/cat%C3%A1logos%20generales/cat%C3%A1logo%20compresores%20de%20pist%C3%

B3n/files/publication.pdf