1584-2007-ESIME-AZC-SUPERIOR-ramos-altamirano-jaimearturo

•

IPN

Todos los Materiales

21/10/2022

¡Este material tiene más páginas!

Entonces, ¿te gustó este material?

Ayude a animar a otros estudiantes a mejorar el contenido

¿Te gustó este material? ¡Compartir! 🧡

Introducción al Derecho I

136.615 Materiales compartidos

Descarga la aplicación para disfrutar aún más

Lea materiales sin conexión, sin usar Internet. Además de muchas otras características!

Vista previa del material en texto

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Compilación técnica de herramientas para
la fabricación de autopartes estampadas en acero

TESIS

Que para obtener el título de

INGENIERO MECÁNICO

Presenta:

Jaime Arturo Ramos Altamirano

Asesor: M. en C. Juan José Martínez Cosgalla

México Distrito Federal 2007

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Agradecimientos

Agradezco al instituto politécnico nacional por permitirme realizar mis
estudios y finalizarlos de forma satisfactoria.

A mi esposa por todo el apoyo moral que me transmitió durante estos
años que fueron el motivo de aliento para que en ningún momento me
rindiera y pudiera pasar todos los obstáculos que se me presentaron
durante estos años, a ti Vany que siempre has sido como el motor que
cuando siempre lo he necesitado nunca deja de funcionar.

A mis hijos que llegaron justo en el momento de darme el empujoncito que
me hacia falta, pero sobre todo a ti Ailani que fuiste la luz que me abrió el
camino para seguir adelante.

A mi familia, en especial a mis padres por su apoyo tanto moral como
económico que me brindaron durante el tiempo que estuve realizando mis
estudios, por demostrarme que para estar junto a mí no necesitan estar
presentes físicamente. Gracias por sus palabras de aliento y la energía
positiva que siempre me transmitieron desde el momento en el que decidí
iniciar el recorrido para alcanzar esta meta.
Doy gracias a mi asesor de tesis el Ing. Juan José Martínez Cosgalla, por
su apoyo y su aporte de ideas para la realización de esta tesis.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

ÍNDICE

Introducción ………………………………………………………………… . 4

Capitulo 1 Tipos de maquinaria y herramientas para
.. 6
.. 6
6
. 7
.. 7
. 7
. 8
10
…12
. 13
obtener piezas
estampadas.

1.1 Generalidades ……………………………………………….............
1.1.1 Elasticidad ……………………………………………………………
1.1.2 Plasticidad ………………………………………………..……………
1.1.3 Prensa …………………………………………………………………
1.1.4 Prensas y tipos ………………………………………………………
1.1.5 Prensa mecánica ……………………………………………………
1.1.6 Prensa hidráulica ……………………………………………………
1.1.7 Prensa neumática ……………………………………………………
1.1.8 Prensa de pedal ……………………………………………………
1.1.9 Prensa hidráulica ……………………………………………………
1.2 Fijación del cabezal de la prensa ……………………………………. 14
… 18
… 19
… 23
… 28
… 29
33
.. 37
39
.. 42

1.2.1 Medidas punzón y matriz ………..…………………………………
1.2.2 Troquel con placa guía ……………………………………………
1.2.3 Forma y posición del punzón ………………………………….…
1.3 Tecnologías para el corte de chapa de acero ……………………
1.3.1 Análisis del proceso de punzonado ……………………………
1.3.2 Fuerzas en el punzonado …………………………………………
1.3.3 Desgaste de la herramienta ………………………………………
1.3.4 Precisión de las piezas punzonadas ……………………………
1.3.5 Fuerza de corte ……………………………………………………

Capitulo 2 Sistema de coordenadas.

2.1 Bases teóricas …………………………………………………………..
2.1.1 Valores indicativos característicos para apoyos RPS ……………
2.1.2 La regla 3-2-1 …………………………………………………………
2.1.3 Denominación RPS …………………………………………………..
2.1.4 Acotación y tolerancias ……………………………………………...
532.1.5 Sistemas de referencia rotados para piezas de construcción ….

44
45
47
48
51

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

2.1.6 Aplicación consecuente …………………………………………….
2.1.7 Determinación de puntos de referencia. …………………………
2.1.8 Determinación de áreas funcionales ……………………………..

Capitulo 3 Especificaciones que debe tener un dispositivo de control

3.1 Características generales …………………………………………….
3.1.1 Características para control de piezas …………………………..
3.2 Características especiales. ………………………………………….
3.2.1 Piezas plásticas flexibles. ………………………………………..
3.2.2 Ensambles. ………………………………………………….……..
3.2.3 Cristales ………………………………………………………..……
3.2.4 Alfombras y similares. …………………………………….….……
3.2.5 Tuberías rígidas ………………………………………………..…..
3.2.6 Tuberías flexibles……………………………………………………

Capitulo 4 Bases para el diseño de dispositivos de ensamble.

4.1 Dispositivo ……………………………………………………………..
4.1.1 Finalidad del diseño de un herramental ………………………….
4.1.2 Bases de diseño ……………………………………………………
4.1.3 Alternativas de creación …………………………………………..
4.1.4 Trazado del dispositivo …………………………………………….
4.1.5 Procedimiento básico de diseño ………………………………….
4.1.6 Material preparatorio del diseñador ………………………………
4.1.7 Posicionado e inmovilización de la pieza ………………………..
4.1.8 Posicionado …………………………………………………………
4.1.9 Pieza con sujeción …………………………………………………

Capitulo 5 Componentes mundiales de estandarización

5.1 Las iniciativas de los NAAMS (Global Estándar Components)……
5.1.1 Alternativas para el diseño de herramentales ……………………
5.1.2 Soportes NAAMS ……………………………………………………
5.1.3 Sujetador …………………………………………………………….
5.1.4 L Block ………………………………………………………………
55
56
56

59
63
65
65
65
66
66
66
67

68
68
70
70
70
71
71
72
73
74

75
77
78
90
94
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

5.1.5 Reten para perno …………………………………………………. 100
5.1.6 Perno localizador ……………………………………………………
5.1.7 Lainas y Espaciadores ……………………………………………..
5.1.8 Topes ………………………………………………………………..
5.1.9 Guías …………………………………………………………………
5.2 Cojines …….…………………………….…………………………..

Capitulo 6 Diseño mecánico de herramentales para el ensamble de
una puerta de un vehiculo.

6.1 Diseño de herramientas de ensamble………………………………
6.1.1Datos técnicos ………………………………………………..……
6.1.2 Descripción general del sistema propuesto ……………………..
6.2 Descripción general del proceso …………………………………….
6.2.1 Estación 10……………………………………………………………
6.2.2 Estación 20……………………………………………………………
6.2.3 Estación 30…………………………………………………………….
6.2.4 Estación 40……………………………………………………………
6.2.5 Estación 50…………………………………………..………………
6.2.6 Estación 60……………………………………………………………
6.2.7 Estación 70……………………………………………………………
6.2.8 Estación 80……………………………………………………………
6.2.9 Layout ………………………………………………………………..
6.3 Notas ……………………………………………………………………
6.3.1 Herramientas de ensamble………………………………………….
6.3.2 Estaciones portátil de soldadura tipo transgun………………...
6.3.3 Maquina de soldaduratipo pedestal…………………….………..
6.3.4 Estación de sello…………………………………………………….
6.3.5 Manejo de materiales……………………………………………….
6.3.6 Equipo de control para herramientas……………………………..
6.3.7 CPK …………………………………………………………………..
6.3.8 Pruebas de aceptación……………………………………………..
6.3.9 Discrepancias………………………………………………………..
6.4 Instalación y puesta en marcha………………………………………
6.4.1 Responsabilidades……………………………………………………
6.4.2 Notas y consideraciones……………………………………………
105
110
125
127
130

143
143
144
144
144
145
145
146
147
147
148
148
149
151
151
152
152
152
153
153
154
155
155
156
157
157
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Conclusiones 214

Referencias 215

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1.1 Prensa mecánica de 100 toneladas …………………………….
Figura 1.2 Prensa hidráulica de 800 toneladas ……………………………
Figura 1.3 Prensa neumática de 10 toneladas …………………………….
Figura 1.4 Prensa de pedal accionada en el piso ………………………….
Figura 1.5 Arreglo de un troquel de simple acción …………………………
Figura 1.6 Arreglo de un troquel de doble acción ………………………….
Figura 1.7 Corte de una vista de una matriz de corte ………………………
Figura 1.8 Proceso de corte de chapa entre punzón y matriz ………………
Figura 1.9 Presentación de un arreglo de un troquel con postes que sirven
de guía para estampar piezas de precisión …………………………………..
Figura 1.10 Vista de una zapata inferior de uso comercial rectificada ……..
Figura 1.11 Troquel fabricado con fundición para embutidos ……………..
Figura 1.12 Esquema de fijación de zapata superior con el mamelón ……..
Figura 1.13 Desgaste del punzón y zonas de fractura ……………………....
Figura 1.14 Diferentes tipos de afilado de punzones ……………….………
Figura 1.15 Matriz con ángulo de alivio para poder perforar la lámina sin
crear esfuerzos en el punzon ………………………………………….…….
Figura 1.16 Troquel con guía de columnas para producciones grandes y de
precisión …………………………………………………………………….
Figura 1.17 Diferentes tipos de porta troquel comerciales de placa
rectificada y de tundición gris ………………………………………………
Figura 1.18 Diferentes tipos de platinas ……………………………………
Figura 1.19 Troqueles de fabricación especial para estampar autopartes de
carrocería …………………………………………………………………..
Figura 1.20 Esquema del punzonado ……………………………………….
Figura 1.21 Etapas del punzonado …………………………………………
Figura 1.22 Características del borde de corte con juego normal ………….
Figura 1.23 Posición relativa de las grietas según el juego ………………..
Figura 1.24 Características del borde con juego excesivo e insuficiente …..
Figura 1.25 Influencia del juego de corte J sobre la fuerza de corte ………..
Figura 1.26 Resistencia de corte por punzonado según el juego ……………
Figura 1.27 Efecto del diámetro del punzón en la resistencia al punzonado..
Figura 1.28 Afilados especiales del punzón ………………………………..
Figura 1.29 Desgaste del punzón y matriz ………………………………….
Figura 1.30 Factores que afectan a los defectos geométricos de las piezas
punzonadas ………………………………………………………………….
Figura 1.31 Distintos tipos de borde según el juego ………………………..
Figura 1.32 Variación de la altura de la rebaba con el numero de golpes ….
Figura 2.33 Sistema global de coordenadas ………………………………..
Figura 2.34 Dispositivo de control indicando RPS …………………………
8
8
10
12
15
16
17
18

19
20
21
22
23
24

26
27

27
28
30
31
32
32
33
34
35
37
38

39
40
41
44
48
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Figura 2.35 Conjunto con puntos RPS con fijación Z ………………………
Figura 2.36 Acotado en la tabla NO-F23 …………………………………...
Figura 2.37 El punto de referencia se forma directamente sobre las
sujeciones y montaje principal RPS…………………………………………
Figura 2.38 Áreas de aplicación …………………………………………….
Figura 3.39 Pisador de sujeción …………………………………………….
Figura 3.40 Indicadores de reloj …………………………………………….
Figura 3.41 Dispositivo fabricado de acero y aluminio para uso rudo ……..
Figura 3.42 Dispositivo de control con plantillas para verificar perfiles en
las superficies ………………………………………………………………
Figura 3.43 Dispositivo con plantilla de forma ……………………………..
Figura 3.44 Sistema de apoyo para la forma de la pieza ……………………
Figura 3.45 Tipos de pernos localizadores …………………………………
Figura 3.46 a Control de siluetas …………………………………………..
Figura 3.46 b Control de siluetas con ángulo ………………………………
Figura 3.47 Sistema de localización ………………………………………..
Figura 3.48 Pernos con tolerancias para caras ……………………………..
Figura 3.49 Vista frontal ……………………………………………………
Figura 4.50 Tipo de montaje de una pieza para maquinar en producción ….
Figura 4.51 Arreglo de sujeción NAAMS con la ayuda de un clamp
neumático …………………………………………………………………..
Figura 5.52 Soporte para la sujeción de cilindros ………………………….
Figura 5.53 Nomenclatura para seleccionar diferentes tipos de soportes
dependiendo de la carga aplicada …………………………………………...
Figura 5.54 Soporte básico ………………………………………………….
Figura 5.55 Nomenclatura para seleccionar soportes de diámetro 13.5mm ..
Figura 5.56 Soporte para alturas de 100mm hasta 800mm …………………
Figura 5.57 Nomenclatura de soportes para tornillo M10 ………………….
Figura 5.58 Soporte de carga ligera …………………………………………
Figura 5.59 Soporte para diseño en sistema ingles …………………………
Figura 5.60 Soporte para diámetros de 9/16” ……………………………….
Figura 5.61 Nomenclatura de soportes de carga pesada ……………………
Figura 5.62 Soportes de carga ligera en sistema ingles …………………….
Figura 5.63 Base de aumento para soportes ………………………………..
Figura 5.64 Clamp de 5 y 8 barrenos ………………………………………
Figura 5.65 Clamp para sujeción sin barrenos ……………………………..
Figura 5.66 Clamp de sujeción de 135º ……………………………………
Figura 5.67 Clamp largo de sujeción ………………………………………
Figura 5.68 Block de sujeción ………………………………………..….
Figura 5.69 Block de sujeción M10 x 1.5 mm ………………………….
Figura 5.70 Block para arreglo en tres ejes ……………………………..
Figura 5.71 Block para sujeción de localizadores ……………………….
51
52

54
57
60
60
60

61
61
61
63
64
64
66
67
67
69

74
78

79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93

94
95
96
97

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Figura 5.72 Block para sujeción de localizadores de 4 barrenos …………
Figura 5.73 Block de sujeción 115M …………………………………….
Figura 5.74 Reten de perno ajustable ……………………………………
Figura 5.75 Reten con 3 barrenos ……………………………………….
Figura 5.76 Reten con ajuste ……………………………………………
Figura 5.77 Reten para localizadores cortos ……………………………
Figura 5.78 Reten para localizadores largos ……………………………
Figura 5.79 Perno localizador ……………………………………………
Figura 5.80 Nomenclatura de pernos ……………………………………
Figura 5.81 Perno localizador de diámetro 24.85mm ……………………
Figura 5.82 Perno localizador de diámetro 25mm ……………………….
Figura 5.83 Nomenclatura de pernos …………………………………….
Figura 5.84 Lainas de ranura para ajuste …………………………………
Figura 5.85 Peine de 3 ranuras ……………………………………………
Figura 5.86 Peine de 4 ranuras ……………………………………………
Figura 5.87 Espaciador de 3 barrenos …………………………………….
Figura 5.88 Espaciador de 4 barrenos …………………………………….
Figura 5.89 Espaciador de 6 barrenos ……………………………………
Figura 5.90 Espaciador d ranura corta ……………………………………
Figura 5.91 Espaciador para ajustes fijos ………………………………..
Figura 5.92 Espaciador de 5 barrenos ……………………………………
Figura 5.93 Peine de 5 ranuras …………………………………………...
Figura 5.94 Laina de 1 ranurapara ajustes rápidos ………………………
Figura 5.95 Peine de 3 ranuras para ajustes rápidos ……………………..
Figura 5.96 Peine de 4 ranuras de 20mm ……………………………….
Figura 5.97 Espaciador de 3 barrenos en línea ……… ………………..
Figura 5.98 Espaciador de 4 barrenos de diámetro de 9mm ……………
Figura 5.99 Tope ajustable ………………………………………………
Figura 5.100 Tope plano ajustable ………………………………………
Figura 5.101 Guía para localizar ajustable ……………………………….
Figura 5.102 Guía para localizar ajustable ARL ………………………….
Figura 5.103 Guía para localizar interior …………………………………
Figura 5.104 Cojín de asentamiento ………………………………………
Figura 5.105 Cojín corto …………………………………………………
Figura 5.106 Cojín largo …………………………………………………
Figura 5.107 Cojín para maquinar …………………………………..……
Figura 5.108 Cojín con base …………………………………………….
Figura 5.109 Cojín de descanso de 4 barrenos …………………………..
Figura 5.110 Cojín de descanso …………………………………………
Figura 5.111 Cojín de descanso para RPS ……………………………….
Figura 5.112 Cojín de descanso de acero inoxidable …………………….
Figura 5.113 Cojín de descanso ANL 104 ………………………………
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
137
138
139
140

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Figura 5.114 Cojín de descanso ANL 106 ………………………………
Figura 5.115 Cojín de descanso ANR 130 …………………………..……
Figura 6.116 Estación 10 y 20 …………………………………………...
Figura 6.117 Estación 30 …………………………………………………
Figura 6.118 Estación 40 …………………………………………………
Figura 6.119 Estación 50…………………………………………………..
Figura 6.120 Estación 60………………………………………………….
Figura 6.121 Estación 80………………………………………………….
Figura 6.122 Layout …..………………………………………………….
Figura 6.123 Herramienta para soldar tuercas Estación 10a ……………………...
Figura 6.124 En este dispositivo se hacen arreglos con rieles y carros para
obtener movimientos longitudinales y transversales, con la ayuda de cilindros
neumáticos………………………………………………………………………………..
Figura 6.124a Base del dispositivo……………………………………….
Figura 6.125 Unidad 1……………………………………………………
Figura 6.126 Bastidor Unidad 2……………………………………………………….
Figura 6.127 Bastidor unidad 3……………………………………………
Figura 6.128 Unidad 6……………………………………………………
Figura 6.129 Unidad 7…………………………………………………….
Figura 6.130 Estación 20…………………………………………………
Figura 6.131 Unidad 1…………………………………………………….
Figura 6.132 Unidad 2…………………………………………………….
Figura 6.133 Unidad 3…………………………………………………….
Figura 6.134 Unidad 4……………………………………………………
Figura 6.135 Unidad 5…………………………………………………….
Figura 6.136 Unidad 6……………………………………………………..
Figura 6.137 Unidad 7…………………………………………………….
Figura 6.138 Estación 30………………………………………………….
Figura 6.139 Ensamble de la estación 30…………………………………
Figura 6.140 Posición al frente del carro 5050mm………………………..
Figura 6.141 Unidad 1…………………………………………………….
Figura 6.142 Unidad 2……………………………………………………
Figura 6.143 Unidad 3…………………………………………………….
Figura 6.144 Unidad 4…………………………………………………….
Figura 6.145 Unidad 5……………………………………………………
Figura 6.146 Unidad 6…………………………………………………….
Figura 6.147 Unidad 7 …………………………………………………….
Figura 6.148 Unidad 8…………………………………………………….
Figura 6.149 Ensamble de la estación 40…………………………………
Figura 6.150 Unidad 1…………………………………………………….
Figura 6.151 Unidad 2…………………………………………………….
Figura 6.152 Unidad 3…………………………………………………….
141
142
145
146
146
147
147
148
149
160

161
161
162
164
166
168
170
171
172
174
176
178
180
182
184
186
187
188
189
190
191
192
193
195
197
199
200
201
202
203

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Figura 6.153 Unidad 4……………………………..……………………..
Figura 6.154 Unidad 5……………………………………………………
Figura 6.155 Unidad 6…………………………………………………….
Figura 6.156 Unidad 7…………………………………………………….
Figura 6.157 Soporte para sujetar y manipular la pieza, sujeta al robot…………
Figura 6.158 Estación 50………………………………………………….
Figura 6.159 Estación 60………………………………………………….
Figura 6.160 Estación 60 izq….………………………………………….
Figura 6.161 Estación 70………………………………………………….
Figura 6.162 Estación 80………………………………………………….

204
205
206
207
208
209
210
211
212
213

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

INDICE DE TABLAS

Tabla 1.1 Distintos factores que intervienen en el punzonado ………….…..
Tabla 1.2 Datos de la precision de diversos modelos de punzonadoras CN
según catalogo comercial …………………………………………………...
Tabla 1.3 Rango aproximado de los valores de los distintos bordes de la
figura 1.31 …………………………………………………………………
Tabla 1.4 Valores prácticos de la resistencia …….…………………………
Tabla 2.5 Valores orientativos recomendados …..………………………….
Tabla 2.6 Valores orientativos recomendados …..………………………….
Tabla 2.7 Ubicación RPS …………………………………………………...
Tabla 6.8 Equipo requerido ………………………………………………..
Tabla 6.9 Tiempo operativo………………………………………………..
Tabla 6.10 Tiempo operativo PW02………………………………………..
Tabla 6.11 Componentes Unidad 1 …………………………………………………..
Tabla 6.12 Componentes Unidad 2……………………………………………………
Tabla 6.13 Componentes Unidad 3……………………….……………………………
Tabla 6.14 Componentes Unidad 6……………………………………………………..
Tabla 6.15 Componentes Unidad 7…………………………………………
Tabla 6.16 Componentes unidad 1………………………………………….
Tabla 6.17 Componentes unidad 2………………………………………….
Tabla 6.18 Componentes unidad 3………………………………………….
Tabla 6.19 Componentes unidad 4………………………………………….
Tabla 6.20 Componentes unidad 5…………………………………………
Tabla 6.21 Componentes unidad 6………………………………………….
Tabla 6.22 Componentes unidad 7………………………………………….
Tabla 6.23 Componentes unidad 1………………………………………….
Tabla 6.24 Componentes unidad 5………………………………………….
Tabla 6.25 Componentes unidad 6………………………………………….
Tabla 6.26 Componentes unidad 7………………………………………….
Tabla 6.27 Componentes unidad 1…………………………..……………..
Tabla 6.28 Componentes unidad 2…………………………..……………..
Tabla 6.29 Componentes unidad 3…………………………………………
Tabla 6.30 Componentes unidad 4………………………………………….
Tabla 6.31 Componentes unidad 5………………………………………….
Tabla 6.32 Componentes unidad 6 …………………………………………
Tabla 6.33 Componentes unidad 7…………………………………………
Tabla 6.34 Componentes del soporte………………………………………

41
43
46
47
58
150
158
159
163
165
167
169
170
173
175
177
179
181
183
185
189
194
196
198
201
202
203
204
205
206
207
208

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

CAPITULO 1

Tipos de maquinaria y herramientas
para obtener piezas estampadas.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 4

Introducción.

La presente tesis derivada del proyecto de investigación SIP 20061121 tiene
como objeto conocer algunas de las bases que se deben tener en cuenta para
el diseño de herramentales dentro de la industria automotriz.

La importancia de diseñar una herramienta o un dispositivo para la fabricación
de partes de un auto que es la sujeción de las mismas ha venido ha
proporcionar una mejor visión a los ingenieros en México, no solo por la
complejidad del diseño, también por los tiempos que se necesitan para
ensamblar un auto o camión.

La industria automotriz en México cada día es mas objetiva en sus procesos de
ensamble por lo cual el diseño de herramentales para estos ensambles son de
gran importancia, no solo como una sujeción de partes también como un
proceso de ensamble automatizado donde intervienen una serie de arreglos de
bastidores y movimientos guiados con cilindros neumáticos, sistema de rieles,
clamps neumáticosetc….

En este capitulo se describe la problemática principal del sistema anterior con el
cual se fabricaban los herramentales, el sistema actual y la mejora que puede
existir en los herramentales.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 5

Por tal razón, en el capitulo 1 se describe la importancia que tiene conocer los
tipos de prensas como máquina herramienta que nos sirve para estampar gran
variedad de autopartes y darle cualquier forma a la lámina, y conocer los
diferentes tipos de troqueles para conformar y estampar lámina.

El capitulo 2 se refiere a la teoría de los RPS (sistema de puntos de referencia);
este sistema nos va a permitir llevar un control de todas las partes del auto, así
como su verificación mediante los planos de cada autoparte, esto nos lleva a
ubicar las autopartes en el auto por coordenadas.

El capitulo 3 se refiere a todas las características que se deben tener para el
diseño de un dispositivo de control, que nos permite verificar las autopartes en
la línea de producción, ensamble y en el área de medición.

En el capitulo 4 se van a conocer las bases que necesitamos para el diseño de
dispositivos de ensamble y las condiciones optimas en que se fijan las piezas
para obtener una producción de repetibilidad.

En el capitulo 5 se le da a conocer al ingeniero las alternativas que tiene para el
diseño de dispositivos de control y de ensamble en la industria automotriz, estas
alternativas se conocen como NAAMS (sistema estándar de componentes), una
solución para los problemas de ensamble de autopartes.

Finalmente en el capitulo 6 se describe el diseño mecánico de dispositivos para
el ensamble de una puerta de un auto, con la ayuda de varios arreglos de
NAAMS (sistema estándar de componentes) fue posible el diseño de las
herramientas y la experiencia para poder interpretar los planos de la armadora,
así como sus especificaciones del producto y tiempos de ensamble.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 6

1.1 Generalidades
Antes de conocer el corte y embutido de los metales, la mayor parte del
desarrollo de los problemas está basada en la teoría de la elasticidad, así como
hasta qué puntos nos permiten los metales trabajarlos plásticamente o cuales
serían sus resistencias al corte.

1.1.1 Elasticidad
Podemos decir que un material es perfectamente elástico cuando toda la
deformación producida por un esfuerzo, desaparece al quitar la carga que lo
originó. Dentro de ciertos límites, lo expresado aplica para la mayoría de los
cuerpos sólidos, sin embargo, las deformaciones producidas por la aplicación de
una carga tiene un límite, este límite es aquel en el cual el material, al retirar la
carga se recupera y no hay deformaciones permanentes.

Por lo tanto si a un material se le aplica un esfuerzo superior al límite elástico,
después de retirar la carga el material no se recupera totalmente, de tal forma
podemos expresar que la región plástica de un material, comienza en el punto
de su límite elástico y se extiende hasta el punto de la rotura.

1.1.2 Plasticidad
Se dice que la región plástica de un metal comienza en el punto en que rebasa
el límite elástico y se extiende hasta el punto máximo de carga es decir el punto
de rotura. Sin embargo, no toda esta región es perfectamente plástica, las
partes cercanas al límite elástico y al momento de rotura pueden considerarse
menos plásticas que el punto medio de la zona denominada región plástica.

Un material perfectamente plástico tiene la propiedad de fluir, bajo la acción de
diversos esfuerzos ejercidos en distintas direcciones, de modo muy semejante a
los líquidos.

Una característica notable de los metales es la ductilidad, es decir aquella
propiedad que tienen estos de ser estirados en fibras muy pequeñas.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 7

Durante la extensión dúctil el metal posee una plasticidad muy grande y cierto
grado de elasticidad.
La falta de ductilidad se llama fragilidad, un material disminuye su elasticidad y
plasticidad cuando se le somete persistentemente a una gran extensión dúctil,
también se pueden modificar las características elásticas y plásticas cuando se
le somete a esfuerzos repetidos de fatiga.

1.1.3 Prensa
Para realizar este tipo de trabajo como lo es el estampado, se utiliza una
herramienta de características especiales, la cual es montada en una máquina
diseñada en especial para esta operación.
Este proceso es de gran importancia en la fabricación de artículos metálicos,
que van desde los más simples como serían broches, bisagras, llaves, etc,
como los más complejos que serían partes de automóviles, aviones, barcos, etc.

La elección del tipo de máquina a usar depende de los requerimientos de
tonelaje, dimensión, producción y la flexibilidad para el cambio de proceso.
1.1.4 Prensas y tipos: Son máquinas herramientas cuya característica es la
entrega de grandes cantidades de energía (fuerza x recorrido) de forma
controlada. Atendiendo a la forma de entregar dicha energía las prensas pueden
ser mecánicas o hidráulicas.

1.1.5 Prensas Mecánicas. Constan de un motor eléctrico que hace girar un
volante de inercia que sirve de acumulador de energía. La energía se entrega a
la parte móvil de la prensa (carro) mediante un embrague o acoplamiento. La
entrega de la energía es rápida y total, gastando en cada golpe una fracción de
la capacidad de trabajo acumulada. Se usan para trabajos de corte,
estampación, forja y pequeñas embuticiones.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 8

Fig.1.1 Prensa mecánica de 100 toneladas.
1.1.6 Prensas Hidráulicas. Se basan en el conocido principio de Pascal,
alimentándose un pistón de gran diámetro con fluido a alta presión y bajo caudal
consiguiendo altísimas fuerzas resultantes. La entrega de energía es controlada
en cada momento tanto en fuerza como en velocidad por lo se mantiene el
control constante del proceso. Se usan en operaciones de embutición profunda
y en procesos de altas solicitaciones como acuñado.

Fig.1.2 Prensa hidráulica de 800 toneladas.
Una de las causas que han hecho posible la producción y popularidad de
muchos objetos de uso diario y de lujo, que actualmente se consideran como de
utilización normal en la vida, es la aplicación creciente de las prensas a la

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 9
producción en masa. Uno de los ejemplos más notables que pueden poner en
este sentido es el desarrollo de la industria de fabricación de automóviles. Los
primeros automóviles se fabricaron con relativamente poco equipo y
maquinando cada una de las partes metálicas que actualmente se obtienen de
este proceso que es el estampado, doblado y embutido de lámina.
Es notable observar el trabajo de una prensa de gran tamaño que de un solo
golpe nos produce el techo de un automóvil, cuya forma puede ser sencilla y
que sale de la prensa sin rebaba o falla; a pesar de la importancia del trabajo
efectuado y de la velocidad de la operación, la prensa es capaz de producir
piezas semejantes cada 12 segundos.
Para la producción en masa, las prensas son empleadas cada día en mayor
número, sustituyendo a otras máquinas.
Existe además la razón adicional de que con una buena operación y calidad de
las prensas, se pueden obtener productosde mucha homogeneidad, con
diferencias de acabado entre unas y otras piezas de 0.002" y aun menos, lo cual
es una buena tolerancia hasta para piezas maquinadas.
El secreto de la economía de operación en las prensas es fundamentalmente en
el número de piezas que se produzcan. No es económico fabricar un costoso
dado para producir unas pocas piezas, pero cuando se produzcan 100,000 ó un
millón de piezas, bien puede justificarse la fabricación o compra de un dado
costoso, ya que este se amortiza a través de un elevado número de unidades.
Hay prensas que pueden producir 600 piezas por minuto o más.
En esta forma se puede ver que las prensas, a pesar de su alto costo, pueden
sustituir ventajosamente los sistemas anteriores de fundir las piezas y acabarlas
maquinándolas.
Claro que en cada caso hay que hacer un estudio económico siguiendo los
lineamientos generales apuntados anteriormente, antes de tomar una decisión.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 10

1.1.7 Prensas neumáticas este tipo de prensas funcionan con baja presión de
aire, con compresor silencioso incorporado y mando electrónico totalmente
autónomo.

Fig.1.3 Prensa neumática de 10 toneladas
Para el operario que controla la pieza y ve transformarse el pedazo de lámina en
una pieza terminada en pocos segundos y en una sola operación, el trabajo es
simple y fácil y si es un buen mecánico, las herramientas o dados utilizados le
parecerán muy sencillos.
Sin embargo, poner en marcha satisfactoriamente la producción de esas piezas,
habrá costado seguramente mucho dinero y los mejores esfuerzos de los
ingenieros, especialista y técnicos.
El progreso de la técnica de fabricación con prensas está íntimamente ligado
al progreso de las técnicas de laminación de metales, que ha permitido obtener
láminas y soleras de diferentes metales cada día más uniformes con técnicas de
fabricación más sencillas y tolerancias cada vez menores.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 11
En el diseño de troqueles y dados hay mucho trabajo experimental, mucho más
de lo necesario normalmente en otras industrias.
Los metales pueden ser formados plásticamente en compresión o en tensión
dentro de ciertos límites, recuperando su forma inicial una vez que el esfuerzo
de deformación desaparece, si este se ha mantenido dentro del límite elástico.
El límite elástico de un material disminuye bajo condiciones repetidas de
esfuerzo. Cuando los metales se someten a esfuerzos por arriba de su límite
elástico quedan deformados permanentemente. Si la carga aplicada continúa, la
deformación del metal sigue aumentando plásticamente hasta que tiene lugar la
ruptura.
Las prensas de corte llevan al material a un esfuerzo más allá de su
resistencia última al corte. Las prensas de doblado y embutido emplean una
fuerza que produce un esfuerzo intermedio entre el límite elástico que debe ser
excedido, y la resistencia última que no debe de sobrepasarse, por lo que la
dureza y el endurecimiento de los metales son de especial importancia para el
trabajo de las prensas.
El aumento de la dureza o resistencia a la deformación de los metales resultan
de un cambio en la estructura interna de los mismos. Este cambio puede tener
lugar por la fuerza bruta del trabajo en frío (embutido, laminado, etc.) y puede
también lograrse con un tratamiento térmico.
La acción de las prensas se lleva a cabo por medio de una herramienta que es
impulsada a presión contra el material laminado. La herramienta puede ser
maciza o hueca, afilada o sin filo y de formas variadas según el caso.
Si clasificamos a las prensas de acuerdo al mecanismo de conducción, se
pueden clasificar en mecánicas o hidráulicas, pudiendo ser las primeras
operadas manualmente, en el caso más elemental, y con motor en la mayoría
de los casos. El funcionamiento de las prensas operadas con motor está basado
en el siguiente principio:

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 12
El motor hace girar un volante de la prensa que está unido al cigüeñal de la
misma directamente o por medio de engranes o bandas, operándose con auxilio
de un embrague de fricción; este embrague es accionado por medio de un pedal
o una estación de botones. El embrague se desconecta automáticamente
después de cada revolución, a no ser que el operador mantenga oprimido el
pedal, en cuyo caso la prensa repite el trabajo. Después de que el embrague
desconecta al volante, un freno detiene el movimiento del propio cigüeñal. Una
biela transmite el movimiento del cigüeñal a una parte móvil de la prensa o
ariete, deslizándose éste en unas guías.
1.1.8 Prensas de pedal. Son manejadas con el pie generalmente, son usadas
solo para trabajos livianos. Las prensas de manivela, son el tipo más común por
su simplicidad. Son usadas para la mayoría las operaciones de perforado,
recorte y de estirado simple. Las prensas de doble manivela están provistas de
un método para mover los soportes de discos o las matrices de acción múltiple.
Las de conducción excéntrica se usan sólo donde se necesita un solo martinete
de golpe corto. Las de acción de leva están provistas de un reposo, en la parte
inferior del golpe, por esta razón a veces se usan para accionar los anillos de
sostén del disco en las prensas de estampado.

Fig.1.4 Prensa de pedal accionada en el piso.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 13
1.1.9 Las prensas hidráulicas son producidas en varios tipos y tamaños.
Debido a que pueden proveerse de casi ilimitada capacidad, la mayoría de las
prensas más grandes son de este tipo. El uso de varios cilindros hidráulicos
permite la aplicación de fuerzas en el martinete en varios puntos, y proveen de
la fuerza y ritmo necesario al soporte de discos. Las prensas hidráulicas de alta
velocidad proporcionan más de 600 golpes por minuto, y se utilizan para
operaciones de corte de alta velocidad.
Las prensas también son clasificadas de acuerdo al tipo de bastidor empleado.
Tal clasificación es importante debido a que indica algunas de las limitaciones
del tamaño y tipo de trabajo que puede realizarse. La siguiente clasificación es
de acuerdo al tipo de bastidor:
En lo que se refiere a la manera de actuar, las prensas se dividen en 3 grupos
principales:
1) De simple acción: Tienen únicamente un ariete
2) De doble acción: Tiene 2 arietes deslizando uno exteriormente y otro en el
interior. El ariete exterior es el que constituye generalmente el pisador y es
actuado por medio de brazos articulados o de levas excéntricas, de manera que
al final de su carrera permanece estacionario y aplicando presión para sujetar la
pieza, mientras el ariete interior o punzón sigue su movimiento hacia arriba
simultáneamente. Las prensas de doble acción se emplean principalmente para
trabajos de embutido profundo.
3) De triple acción: Son muy semejantes en principio a las anteriores, pero
tienen un ariete adicional que trabaja de abajo hacia arriba, cuyo movimiento se
sincroniza con el de los 2 arietes anteriores.
La parte superior de un troquel o punzón se sujeta en la mayoría de las prensas
a la cara inferior del ariete por medio de tornillos. La parte inferior del troquel o
matriz se sujeta también por tornillos a la mesa de la prensa y se alinea
perfectamente con el punzón. Generalmente el dado o troquel es una sola
unidad con sus propias guías.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCOESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 14
Al estudiar el empleo de una prensa para una determinada producción, los
factores principales que deben tenerse en cuenta son:
a. - Clase de operación por efectuarse, lo cual fija principalmente el tipo de
prensa y su carrera, que debe ser lo más corta posible para evitar
desgaste, pero suficientemente amplia para poder manejar libremente el
material.
b. - Forma y tamaño del artículo que fijan las dimensiones de la mesa, claro,
carrera, y si la prensa debe ser de acción sencilla, doble o triple.
c. - Material empleado en la fabricación del artículo. Determina la presión
necesaria de la prensa, tamaño de la mesa, forma de alimentación y
número de pasos.
d. - Producción horaria. Determina la potencia de la prensa, su velocidad de
trabajo y sistemas de alimentación.
e. - Precios límites del producto terminado. Limitan la inversión a realizar y
obligan a un estudio técnico económico.
f. - Troqueles o dados, su tamaño y construcción. Con este dato se fija la luz
de la prensa y su carrera, así como el sistema de alimentación más
conveniente.
1.2 Fijación al cabezal de la prensa

Por medio del centrador o mamelón que debe estar situado en el punto de
aplicación del esfuerzo (centro de presiones).

El mamelón ya montado debe de asegurar un buen funcionamiento del cabezal
y del troquel y resistir a la extracción de los punzones fuera de la cinta del
material.
Puede llevar una parte cónica que permite al tornillo de blocaje apretar sobre la
placa de apoyo del cabezal como se muestra en la fig.1.5

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 15

Fig.1.5 Arreglo de un troquel de simple acción.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 16

Fig.1.6 Arreglo de un troquel de doble acción.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 17

Empleo: Para troquelado de placas de perfil simple de medidas no muy precisas
y volumen de producción pequeño.

Guía del punzón: La guía del punzón depende de la máquina troqueladora no
hay guía entre punzón y la placa matriz.

Construcción de la matriz

Chapa Delgada: Matriz cónica de 0.5 a 1º

Chapa Gruesa: Matriz prismática Z= 3 a 5mm y un ángulo de salida de 2 a 3º
(fig.1.7)

Fig.1.7 Corte de una vista de una matriz de corte.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 18

1.2.1 Medidas punzón y matriz

Perforado: El punzón tiene la medida nominal (contornos interiores).

Punzonado: La matriz tiene la medida nominal (contornos exteriores).

Fig.1.8 Proceso de corte de chapa entre punzón y matriz

Ventajas: Troquel simple y de fabricación económica.

Desventajas: No hay guía entre punzón y matriz, la holgura aumenta muy
rápido.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 19

1.2.2 Troquel con placa guía. Generalmente estos troqueles se construyen
para producir piezas de precisión y altos lotes de producción.

Fig. 1.9 Presentación de un arreglo de un troquel con postes que sirven de guía para estampar
piezas de precisión.

Empleo: Casi cualquier pieza se puede fabricar, se pueden trabajar espesores
muy delgados (0.2 a 0.5mm), volúmenes de producción medianos (25mil a
200mil).

Guía del punzón: Por medio de la placa guía se evita que el punzón choque con
la placa matriz.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 20
Guía de la lámina: Alinea la posición de la lámina con relación al punzón,
además determina la distancia entre la placa matriz y la placa guía, se debe
fabricar de acero con un tratamiento térmico y rectificado.

Ventajas: Troquel para fabricar piezas de precisión y piezas estándar, para
grandes producciones, se pueden perforar plantillas con agujeros pequeños.

Desventajas: La fabricación del troquel es muy costosa y su tiempo de diseño es
lento.

Base o zapata inferior

Fig. 1.10 Vista de una zapata inferior de uso comercial rectificada

Función: Es la base para todo troquel, facilita la sujeción del troquel sobre la
prensa, soporta la placa matriz, soporta el dispositivo de seguridad debe
absorber las fuerzas de corte, sin deformaciones soporta a las columnas guías,
estas se fijan en su parte inferior con un ajuste de apriete.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 21
Construcción: Muy resistente y de espesores considerables para soportar todos
los elementos del troquel, incluyendo las fuerzas que actúan sobre la
herramienta.

Material: Acero no aleado (acero rolado en caliente), con un contenido de
carbón de 0.15 a 0.45% y resistencia a la tracción de 42 kp/mm2, puede
fabricarse de fundición de acero o fundición gris para troqueles de embutido
(fig.1.11).

Fig.1.11 Troquel fabricado con fundición para embutidos.

La fijación de las columnas se hace normalmente con un ajuste de apriete de
H7. La fijación a la prensa es por medio de bridas, tornillos y tuercas “T”.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 22
Zapata Superior.

Fig.1.12 Esquema de fijación de zapata superior con el mamelón.

Mamelón: Sirve para sujetar el troquel en el ariete de la prensa, tiene la función
de guía para troqueles libres.

Muesca: Sirve para fijar el mamelón en el ariete, soporta las diferentes partes
del troquel.

Zapata Superior: Soporta las partes del troquel, sirve como base para troqueles
con guías de columnas, se fabrica de acero rolado en caliente o en frío.

Placa Sufridera: Transmite la fuerza de corte de los punzones (esta es grande
en punzones de diámetro pequeño y láminas gruesas) y evita sobrecargas.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 23
Material: Acero para herramientas templado y rectificado, espesores de 6 a
10mm.

Placa porta punzones: Soporta todos los punzones y a veces al extractor o
planchador, los punzones tendrán en el alojamiento un ajuste de apriete que le
impida salir de este ajuste.

Tornillo de fijación: Sirve para unir la zapata superior, la placa sufridera y la
placa porta punzones, el diámetro del tornillo debe ser lo suficientemente grande
para resistir la fuerza al extraer el punzón.

1.2.3 Forma y posición del punzón.

Punzón de base plana a 90º, no hay fuerza componente horizontal pero se
requiere mayor capacidad de la prensa para troquelar piezas es ideal para
láminas delgadas.

Fig.1.13 Desgaste del punzón y zonas de fractura.

Punzón con base plana inclinada en este tipo de punzón se disminuye la fuerza
de corte, se pueden trabajar láminas gruesas o delgadas, hay fuerzas en
componente horizontal.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCOESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 24

Fig.1.14 Diferentes tipos de afilado de punzones

Punzón con base inclinada en dos sentidos, la fuerza de corte es más pequeña
y no hay fuerza horizontal, su desventaja es mantenimiento de alto costo.

Matriz

Función: Contra corte del punzón, soporta la guía de la lámina, el perno de
paso, en ocasiones a la placa, guía, botadores y extractores.

Fig.1.15 Matriz con ángulo de alivio para poder perforar la lámina sin crear esfuerzos en el punzón.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 25
Forma de la matriz
α = Ángulo libre para corte de láminas gruesas.
α = 2 a 3º

α = Ángulo libre para corte de láminas delgadas.
α = 0.5 a 1º

Material: Acero para herramientas D2 58 a 60 Rc

Troqueles con guía de columnas.

Fig.1.16 Troquel con guía de columnas para producciones grandes y de precisión.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 26
Función: Para la fabricación de piezas con medidas exactas y volúmenes de
producción grandes (hasta 5 millones de piezas o más).

Extractor: El extractor se calcula con el 8 o 10% de la fuerza de corte para
garantizar una buena extracción de la pieza.

Ventajas:
Fabricación más fácil que el troquel con placa guía.
La guía de columna es más exacta y se obtiene mejor precisión en las piezas.
Se utiliza para grandes volúmenes de producción.
El porta troquel está normalizado y se consigue fácilmente.

Tipos de porta troquel

Fig.1.17 Diferentes tipos de porta troquel comerciales de placa rectificada y de fundición gris.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 27

Fig.1.18 Diferentes tipos de platinas

Fig. 1.19 Troqueles fabricación especial para estampar autopartes de carrocería

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 28

1.3 TECNOLOGÍAS PARA EL CORTE DE CHAPA DE ACERO

Los procesos de conformado de chapa en general, y en particular el proceso
de punzonado, suelen asociarse con procesos mecánicos relativamente
simples de reducida aportación tecnológica y escaso valor añadido. Sin
embargo, la realidad es muy diferente ya que estos procesos, al igual que
otros procesos de tipo mecánico, están fuertemente influenciados por factores
muy diversos relacionados con la máquina, las herramientas, el material y
características geométricas de la pieza o el propio entorno del proceso (tabla
1.1).

El punzonado es una operación de corte de chapas o láminas, generalmente
en frío, mediante un dispositivo mecánico formado por dos herramientas: el
punzón y la matriz. La aplicación de una fuerza de compresión sobre el
punzón obliga a éste a penetrar en la chapa, creando una deformación inicial
en régimen elastoplástico seguida de un cizallamiento y rotura del material por
propagación rápida de fisuras entre las aristas de corte del punzón y matriz. El
proceso termina con la expulsión de la pieza cortada (figura 1.20).

Fig. 1.20.- Esquema del punzonado (A) penetración del punzón en la pieza
(B) extracción del recorte.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 29
En general, la mayoría de los estudios efectuados sobre la mecánica del
proceso de deformación plástica y corte, tienen como finalidad analizar los
defectos que se presentan en el borde de las piezas punzonadas. Los
primeros resultados de los estudios sobre los mecanismos de corte en
punzonado se producen a comienzos de la década de los cincuenta, en
Alemania (Keller) y en Japón (Fukui y Maeda) simultáneamente. Hoy en día,
los estudios se centran en la obtención de modelos matemáticos que junto con
el método de los elementos finitos permitan el cálculo de las fuerzas,
determinar calidad del borde de la pieza y la simulación del proceso.

Tabla 1.1. Distintos factores que intervienen en el punzonado.

1.3.1 ANÁLISIS DEL PROCESO DE PUNZONADO
Mecánica del corte
En el proceso de punzonado se pueden considerar tres etapas (figura 1.21):
1. Deformación: los esfuerzos del punzón sobre la chapa metálica, originan
en ésta una deformación, inicialmente elástica y después plástica,
alrededor de los bordes del punzón y matriz.
2. Penetración: los filos de corte del punzón y matriz penetran dentro del
material, produciéndose grietas en el material debido a la concentración
de esfuerzos a lo largo de los filos de corte.
3. Fractura: las grietas originadas a uno y otro lado de la chapa se
encuentran, originando la separación del material. Asimismo, el punzón
continúa su descenso para expulsar el recorte. El juego de corte J,
permite la penetración del punzón en la matriz (figura 1.21) y la
expulsión del material cortado.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 30

Fig. 1.21.- Etapas del punzonado

El juego de corte normal tiene un efecto importante en el proceso de corte y se
define como la distancia lateral entre el filo del punzón y el filo de la matriz.

En general, el valor del juego de corte suele expresarse de dos maneras, bien
como porcentaje respecto al espesor de la chapa (juego de corte relativo) o
dando el valor de la distancia entre los filos. En el caso de punzones de
sección circular, el juego de corte será la mitad de la diferencia de diámetros
de la matriz y el punzón, aunque es frecuente encontrar datos de fabricantes
que se refieren a la diferencia de diámetros de la matriz y punzón.

El corte por punzonado produce varias características en los bordes de la
chapa y del material cortado. Estas características son (figura 1.22):

1. Deformación plástica caracterizada por un pequeño radio R.
2. Zona bruñida de aspecto brillante caracterizada por el ancho D.
3. Fractura angular, con aspecto mate, definida por la penetración P.
4. Rebaba caracterizada por su altura H.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 31

Fig.1.22.- Características del borde de corte con juego normal

Todas estas características del borde cortado dependen del tipo, dureza y
espesor del material, juego entre punzón y matriz, estado de los filos de corte,
sujeción del material y tamaño del punzón en relación al espesor de la chapa.
Las dimensiones de la zona 2 (figura 1.22) las determina el punzón, en el
caso de la chapa, o la matriz, en el caso del material cortado.
La extensión de la zona 1 deformada plásticamente junto con la zona 2
bruñida, se representan como porcentaje del espesor del material y definen la
distancia recorrida por el punzón antes de la fractura del material. El
porcentaje de la penetración del punzón varía con el tipo y dureza del material.
Así, a medida que aumenta la dureza del material, el porcentaje de
penetración del punzón decrece.
Por otro lado, la penetración del punzón aumenta cuando el tamaño del
punzón es menor que 1,5 veces el espesor de la chapa, debido al alto
esfuerzo de compresión a que está sometido el material en la zona de corte.
La fractura angular y la calidad del corte dependen del juego entre matriz y
punzón.Con un juego insuficiente entre punzón y matriz, se produce un corte
secundario. Las grietas iniciales correspondientes al punzón y matriz no están
alineadas, y por tanto, no llegan a encontrarse (figura 1.23). El descenso
continuado del punzón produce la prolongación de las grietas y la superficie
no cortada entre ellas se romperá en una fractura secundaria. En la parte
inferior de la carrera del punzón, se produce un corte secundario y una

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 32
segunda zona bruñida (figura 24-B). La disminución del juego, por debajo de
los valores normales, provoca la disminución de todos los defectos de forma,
mejorando por lo tanto, la precisión de los bordes obtenidos.

Fig. 1.23.- Posición relativa de las grietas según el juego
Cuando el juego empleado es demasiado bajo empiezan a aparecer cortes
secundarios que perjudican la calidad de los bordes. Hay que destacar, que al
disminuir el juego de corte se produce una mejora en la precisión de la pieza,
sin embargo, otros factores como el desgaste de las herramientas o la energía
consumida se ven afectados negativamente. En el caso de tener un juego de
corte excesivo (figura 1.24) aparece una deformación plástica excesiva, una
parte bruñida menor y una altura de rebaba mayor. Por otro lado, hay que
resaltar que, al aumentar el juego de corte por encima de los valores
normales, se consigue aumentar la vida de la herramienta en detrimento de la
precisión obtenida en los bordes. Así, el juego de corte apropiado será aquel
que no cause un corte secundario y tenga una deformación plástica y altura de
rebaba pequeñas.

Fig. 1.24.- Características del borde con juego excesivo e insuficiente
Desde el punto de vista de la mecánica de la fractura del material, puede
considerarse que el funcionamiento del proceso es óptimo cuando las grietas
iniciadas desde el punzón y matriz se encuentran alineadas. Puesto que el
juego de corte es el parámetro que afecta más directamente a la mecánica de
la fractura del material, el juego de corte óptimo deberá ser capaz de
proporcionar esta alineación.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 33
1.3.2 Fuerzas en el punzonado
La fuerza de corte varía en función del juego manteniendo los demás
parámetros constantes. En figura 25, se representa la fuerza ejercida por un
punzón de 10 mm de diámetro y su desplazamiento al cortar una chapa de
acero de 2,8 mm de espesor, con diferentes juegos de corte. En general, las
curvas pueden ser descompuestas en dos partes claramente diferenciadas:
una primera en la que la fuerza aumenta desde cero hasta su valor máximo,
punto éste correspondiente al inicio de la fractura, y una segunda en la que las
grietas crecen y se completa el corte del material. La primera zona presenta
un aspecto muy similar en todas las curvas, sin embargo, desde el momento
en que se inicia la fractura, se desarrollan fluctuaciones importantes para los
distintos juegos.

Fig. 1.25.- Influencia del juego de corte J sobre la fuerza de corte

Fig.1.26.- Resistencia de corte por punzonado según el juego.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 34
)1____(__________max
S
S
S A
FK =
)2_________(__________PS elA =
a)sr=630N/mm2,e=5mm;
b) sr=450 N/mm2, e=5mm;
c) sr=460 N/mm2, e=10mm

La formación de la grieta puede asociarse a los descensos repentinos que se
aprecian en los diagramas. Cuando las grietas originadas no se encuentran
alineadas, las fuertes pendientes de descenso tienden a suavizarse, llegando
en algunas ocasiones a la horizontalidad. En estos casos, suele producirse
nuevamente disminuciones importantes de la fuerza debido a la formación de
cortes secundarios. Como consecuencia de las fluctuaciones producidas en la
disminución de la fuerza, se produce un aumento del área encerrada por el
diagrama, y por tanto, de la energía consumida en el proceso. Por esta razón,
cuando en el corte de la chapa las grietas presentan la misma alineación, la
energía consumida por el proceso resulta mínima.
La resistencia de corte por punzonado sk será, a partir de la máxima fuerza de
corte sF máx:

donde SA es el área calculada a partir del espesor de la chapa e y el perímetro
lp de corte:

y sK incluye los efectos del juego de corte, desgaste de la herramienta y la
influencia de otros parámetros, como las propiedades del material, espesor y
forma del contorno del punzón.
La resistencia al corte por punzonado sK decrece con el aumento del juego de
corte, siendo su variación de aproximadamente un 14% en el rango de J =
0,01 ¸ 0,1e. En la figura 1.26 se puede observar este efecto, utilizando tres
materiales distintos y punzones perfectamente afilados. Conforme se realizan

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 35
)3_(__________max BPS elF τ=
punzonados, el punzón sufre un desgaste que tiene como consecuencia un
incremento de sK de hasta 1,6 veces.

Por otro lado, la resistencia de corte se ve afectada por el diámetro del agujero
punzonado, así el valor de la resistencia de corte decrece con el aumento del
diámetro del punzón si se mantienen las demás condiciones constantes (figura
1.27). Otro factor de influencia, es la forma de la sección del punzón. En las
zonas de gran curvatura existe una concentración de esfuerzos, motivo por el
cual es más frecuente la rotura del punzón en las esquinas angulosas.

Fig.1.27.- Efecto del diámetro del punzón en la resistencia al punzonado
En la práctica, en la industria se estima el valor de sK mediante el esfuerzo
máximo de cizallamiento, Bτ y la fuerza máxima de corte mediante:

El valor de Bτ se obtiene de tablas o a partir de la resistencia a la ruptura sr.
Por lo general, se toma como resistencia de cizallamiento Bτ un valor igual al
80% de la resistencia de ruptura, sin embargo, esta proporción varía con el
tipo y espesor del material.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 36
)4(____________________8.02 rBPe
d στ =⇒≥
)5_________(__________8.01 rBPe
d στ =⇒=
)6_________(__________8.01 rBPe
d στ =⇒<
Según estudios realizados por Oehler, existe una dependencia lineal entre la
resistencia a la cizalladura y el logaritmo de la relación dp/e.
Según estos estudios:

Una vez cortado el material, debe ser expulsado a través de la matriz, que en
general tiene forma cónica para facilitar la extracción y dificultar el regreso del
material cortado con el retroceso del punzón. La fuerza necesaria debe vencer
el rozamiento y compresión radial entre el punzón y la chapa y entre la pieza
cortada y la matriz. Parte de estas fuerzas también están presentes durante el
retroceso del punzón debido al rozamiento de la chapa con el punzón. Esta
fuerza de extracción suele expresarse como porcentaje de la fuerza necesaria
para el punzonado y depende del material y del juego de corte.
Otro factor a tener en cuenta, es el estado del punzón. Así por ejemplo, el
progresivo embotamiento sufrido por éste, origina un aumento de la fuerza de
corte, y al mismo tiempo una disminución de la fuerza de retroceso.
También la velocidad de corte tiene influencia sobre la fuerza de corte. Así, al
aumentar dicha velocidad, disminuye la fuerza necesaria, debido
fundamentalmente a la elevación de la temperatura del material que se origina
con el aumento de la velocidad de deformación.Fig. 1.28.- Afilados especiales del punzón

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 37
Cuando las fuerzas de corte son demasiado elevadas, estas pueden ser
reducidas considerablemente mediante un punzonado por corte progresivo,
esto es, inclinando el corte del punzón (figura 1.28). Sin embargo, la variación
de la fuerza no supone una variación de la potencia consumida en el proceso.

1.3.3 Desgaste de la herramienta
La herramienta, durante su trabajo, está sujeta a una serie de acciones
mecánicas, térmicas y químicas, que ejercen un efecto de desgaste, y por
tanto, es de gran interés conocer los factores que afectan a éste. Entre estos
factores, se pueden citar el material de trabajo, el número de punzonados, el
material de la herramienta, el diámetro del punzón, el juego de corte y la
lubricación.

Todos los mecanismos de desgaste (adhesión, abrasión, etc.) pueden
presentarse cuando se realizan operaciones de punzonado, tanto en los
punzones como en la matriz sustentadora de la chapa a cortar. El desgaste se
produce en tres zonas: caras, flancos y bordes del punzón y matriz (figura
1.29).
Los flancos y bordes del punzón y matriz están expuestos a la acción de las
superficies generadas en el proceso de corte, y el deslizamiento relativo
provoca fenómenos de adhesión en los flancos y bordes.

Fig. 1.29.- Desgaste del punzón y matriz

Flanco

Cara del punzón

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 38
La pieza punzonada sufre un endurecimiento al deformarse plásticamente,
produciendo un crecimiento de las presiones locales y provocando la aparición
de partículas más abrasivas. También la alta velocidad de producción da
como consecuencia un alto número de impactos, favoreciendo la adhesión de
partículas y fatiga de los filos de corte. Simultáneamente, aumenta la
temperatura de la matriz, del punzón y de la pieza, por lo se incrementa la
adhesión y se favorece la oxidación.
La deformación elástica de la pieza produce un movimiento relativo a lo largo
de la cara del punzón, inicialmente hacia el exterior y posteriormente, una vez
iniciada la fractura, hacia el interior. Este hecho produce un desgaste abrasivo
en la cara frontal del punzón. El pisador limita esta deformación elástica del
material, con lo cual se reduce el desgaste del punzón. Por otro lado, la
recuperación elástica de la chapa produce un desgaste del flanco del punzón
en el movimiento de retracción.
En la superficie lateral del punzón y de la matriz, el desgaste es debido
fundamentalmente al mecanismo de adhesión. Otra zona que sufre desgaste,
es el borde de corte, que presenta ambos mecanismos de desgaste, no
siendo reseñable la influencia del tipo de material de la herramienta sobre el
mismo.
Los criterios de inutilidad de la herramienta comúnmente utilizados, son los
siguientes:
• Consumo energético y fuerza máxima necesaria en el proceso.
• Altura máxima tolerable de la rebaba generada en el corte.
• Medición del desgaste de las caras, flancos y bordes en el punzón y
matriz.
• Medida del aumento del juego de corte como consecuencia del
desgaste.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 39

Fig. 1.30.- Factores que afectan a los defectos geométricos de las piezas punzonadas
Parece lógico establecer modelos de ecuaciones de vida, al igual que en las
operaciones de mecanizado por arranque de viruta, que permitan saber con
antelación el número de punzonados que es capaz de realizar un conjunto
punzón-matriz, antes de ser rechazado. Estos modelos permiten establecer la
duración de la herramienta antes de llegar a un valor de desgaste
determinado, el cual será función del criterio de optimización elegido (mínimo
costo, máxima producción, máxima calidad, etc.). Los estudios realizados
sobre este tema son relativamente escasos, sobre todo por la complejidad del
mecanismo de desgaste, íntimamente ligado con la vida de la herramienta.
Por tanto, resulta difícil establecer modelos sobre una gran base de datos
experimentales.

1.3.4 Precisión de las piezas punzonadas

En el punzonado, como en cualquier otro proceso de fabricación, en necesario
establecer las especificaciones de precisión necesarias para satisfacer las
necesidades del usuario. Por tanto, resulta interesante hacer un estudio de la
precisión, con el fin de poder definir dichas especificaciones, de la forma más
acertada posible.

La precisión de las piezas punzonadas puede ser caracterizada por los
siguientes defectos: dimensionales, posición y de forma. Los factores que
afectan a estos defectos son principalmente el material, las herramientas, las
variaciones del proceso y la máquina.
Los diámetros del recorte y del agujero, medidos sobre la superficie pulida,
deben coincidir en teoría con los del punzón y matriz respectivamente.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 40
Estas dimensiones teóricas pueden sufrir alteraciones, debido a la influencia
de algunos factores, tales como la inexactitud en las dimensiones de las
herramientas, las deformaciones elásticas de éstas o los esfuerzos elástico-
plásticos producidos en el material.
En lo que respecta a los defectos de posición, estos comprenden dos tipos de
imprecisiones geométricas: irregularidades en el contorno del recorte e
inexactitudes de los agujeros de las piezas perforadas. Las primeras son
debidas normalmente a la falta de coaxialidad entre punzón y matriz, a
defectos en las guías o a la inexactitud de forma de las herramientas. En
cuanto a la inexactitud de posición de los agujeros, depende de la precisión
del sistema de movimiento de la chapa (tabla 1.2).
Los defectos de forma son aquellos que se presentan en los bordes de la
pieza y dependen de las herramientas y del material. Los factores de las
herramientas que más afectan a estas imprecisiones geométricas, son el
juego de corte, la forma del punzón y el estado de desgaste del filo, mientras
que los del material, son la calidad, resistencia y espesor de la chapa.

Tabla 1.2.- Datos de la precisión de diversos modelos de punzonadoras CN según catalogo

Fig. 1.31.- Distintos tipos de borde según el juego. Material acero de bajo contenido en carbono

Punzón

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 41

Tabla 1.3.- Rango aproximado de los valores de los distintos bordes de la figura 1.31
Los defectos de forma pueden ser controlados mediante el ajuste del juego de
corte. Así, según el juego de corte, se pueden obtener cinco tipos de bordes
en la chapa punzonada. En la figura 1.31 pueden observarse de manera
esquemática para el punzonado de acero de bajo contenido en carbono. Las
características de cada uno de estos tipos de bordes pueden verse en la Tabla
1.3.
En lo que respecta a las dimensiones del agujero, se ven afectadas por el
cambio del juego de corte. Cuando se utilizan juegos de corte que producen
bordes como el tipo 4 (figura 1.32), el diámetro del agujero es alrededor de
0,01 mm menor que el diámetro del punzón. Sin embargo, si se obtiene un
borde del tipo 2, el diámetro del agujero es 0,01 mm mayor que el diámetro del
punzón.
El valor de la altura de rebaba (H) viene condicionado, en el caso del recorte,
por el estado de desgaste del punzón, mientras que en el agujero, éste
depende del grado de desgaste de la matriz. Por lo tanto, la altura de la
rebaba depende de losmismos factores que el desgaste de las herramientas.

La figura 1.32 muestra la altura de la rebaba en función del número de
punzonados efectuados.

Fig. 1.32.- Variación de la altura de la rebaba con el número de golpes

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 42
σ =
1.3.4 Fuerza de corte

Por lo general se toma como resistencia al cortante o sea un valor igual al
80% de la resistencia a la tensión sin embargo algunos trabajos de C. Von
Bach, demuestran que la resistencia al cortante es algo mayor.
En contraposición Kohler ha señalado para láminas estiradas de acero al
carbono valores del 55% al 60%, sólo después de una fuerte deformación
en frío se alcanzan valores iguales al 80%.
Con el objeto de seleccionar el tipo y capacidad de la prensa para una
operación de corte particular y evitar la posibilidad de sobrecargas, se debe
determinar el valor de la fuerza requerida la cual está dada por la fórmula
siguiente.

)7____(__________2.1 σAcF =

1.2= factor de seguridad
F= fuerza requerida para el corte (N)
AC= Área de corte (mm2) = p.e
p= Perímetro de corte (mm)
e= Espesor del material (mm)
Resistencia al corte del material

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 43
Resistencia
Material al corte a la tensión
Suave Duro Suave Duro
Plomo 2*3 * 2*5*4 *
Estaño 3*4 * 4*5 *
Aluminio 7*11 13*16 8*12 17*22
Duraluminio 22 38 26 49
Zinc 12 20 15 25
Cobre 12*18 23*30 22*28 30*40
Laton 22*30 35*40 28*35 40*60
Bronce Laminado 32*40 40*60 40*50 50*75
Lamina de Hierro * 40 * 45
Lámina de F2 Embutir 30*35 * 32*38 *
Lámina de Acero 45*50 55*60 * 60*70
Acero con 0,1% C 25 32 32 40
Acero con 0,2% C 32 40 40 50
Acero con 0,3% C 38 48 45 60
Acero con 0,4% C 45 56 56 72
Acero con 0,6% C 56 72 72 80
Acero con 0,8% C 72 90 90 110
Acero con 1,0% C 80 108 100 180
Acero al Silicio 45 58 55 65
Acero inoxidable 52 56 65*70 *

Tabla 1.4 Valores prácticos de la resistencia (N/mm2)

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

CAPITULO 2

Sistema de coordenadas

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 44
2.1 Bases Teóricas
Sistema de referencia para piezas en construcción.

El sistema de puntos de referencia se basa en la idea fundamental del sistema
de coordenadas para piezas de construcción del vehículo.

El acotado de un vehículo se efectúa mediante un sistema global de
coordenadas (sistema de coordenadas matemático para vehículos), cuyo origen
se establece en el punto central del eje anterior al vehículo. Fig. 2.33

Fig. 2.33 Sistema global de coordenadas

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 45
Partiendo desde los ejes de este sistema de coordenadas, se tienden líneas
reticulares de ejes paralelos que penetran teóricamente al vehículo a distancias
de 100mm. Estas líneas reticulares sirven para hallar todos los puntos en el
vehículo, es decir ayudan para poder determinar cada pieza de construcción de
un vehículo en su posición. También el acotado se efectúa con ayuda de estas
líneas reticulares.

El sistema de puntos de referencia se basa en un sistema de referencia para
piezas en construcción. El origen del sistema de referencia de piezas de
construcción se define mediante el punto de intersección de tres planos de
referencia.

Los planos de referencia se forman mediante los puntos RPS (sistema de
puntos de referencia), principales definidos en la pieza de construcción.

Al ensamblar varias piezas, se deben establecer tolerancias entre ellas.
Después del ensamblaje se describe el conjunto mediante un sistema de
referencia conjunto para piezas en construcción.

Este sistema se forma mediante:
El aprovechamiento de uno de los sistemas de referencia existentes en alguna
pieza anterior o la formación de un nuevo sistema a partir de los puntos de
referencia existentes en las piezas anteriores.

La determinación del nuevo sistema de referencia se orienta hacia la función del
conjunto.

2.1.1 Valores indicativos característicos para apoyos RPS.
Los agujeros de sujeción que requieren una gran precisión y que son utilizados
varias veces deben conservar su estabilidad.

Normalmente se deben aplicar los valores indicativos según tabla 2.5 y 2.6. En
casos de agujeros en superficies RPS debe quedar superficie suficiente y
asegurarse la dimensión de la superficie apoyo.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 46
Las medidas indicadas son las proyecciones sobre la pieza de construcción
paralela a los ejes.

Denominación Medida
nominal
Tolerancia r
r presentación gráfica
Ag
uje
ro
s d
e
su
jec
ión

tap
ón
ale
s

Agujero
circular

10
15
20

cuadro
25
6 x 20
10 x 20
rectángulo
15 x 20
Ø15
Ø20

s
up
er
fic
ies

circulo
Ø25

10
20
ca
nto
s
Longitud
arista a
25

Tabla 2.5. Valores orientativos recomendados.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 47

Denominación
Agujero
rectangular
Ag
uj
er
os
d
e s
uj
ec
ió
n
ta
pó
na
les

Agujero
rectangular en
posición
angular
Medida
nominal
b x l
Tolerancia

Tabla 2.6. Valores orientativos recomendados.

2.1.2 La regla 3-2-1.

Esta regla es válida también para cualquier otra pieza rígida, aunque en el
montaje se alcance un grado de complejidad mucho mas elevado. En un
sistema de cuerpos rígidos, cuyos elementos están unidos entre si por
articulaciones o guías, es necesario impedir más de 6 grados de libertad,
mediante apoyos principales complementarios.

Para piezas de construcción no rígidas, se deben definir puntos de apoyo
complementarios para alojar la pieza de construcción de acuerdo con los
puntos de vista RPS.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Pagina 48

RPS 1 debe ser el punto que impide la mayoría de los grados de libertad véase
la fig. 2.34

Fig. 2.34 Se muestra dispositivo de control indicando su RPS.

2.1.3 Denominación y representación en los planos denominación RPS.

Todos los puntos RPS deberán configurar en el plano de la pieza.

La denominación se subdivide en:

Puntos de fijación principales = Letras mayúsculas
H = agujero
F = superficie
T = punto teórico (definido como punto medio
mediante dos puntos de apoyo).
Puntos de apoyo = Letras minúsculas
h = agujero
f = superficie
t = punto teórico (definido como punto medio mediante
mediante dos puntos de apoyo)

INSTITUTO POLITÉCNICO