TFA-Ejercicios-P2-2014

Vista previa del material en texto

Se quiere embutir 10000 piezas, cuya geometría es de forma cilíndrica con escalón de igual 
reducción. El material considerado inicialmente es chapa de acero de elevada ductilidad, 560N/mm2 
de tensión de rotura, 7.8 kg/dm3 de densidad, 1.5 mm de espesor y precio de 0.75 €/kg. Considerar 
que las dimensiones de los formatos que tiene el proveedor son planchas de 750mmx1260mm 
y900mmx 1320mm, ambas varían sus espesores de 0.6mm en 0.6mm. Calcular el diámetro 
aproximado del disco inicial y el número mínimo de operaciones de embutido. Para los sucesivos 
embutidos considerar: 1.4, 1.3, 1.25 y el resto 1.2. Elegir formato de chapa para el cual el coste de 
materia prima unitario sea mínimo y determine la Fuerza de embutido de la chapa. En las 
operaciones entre corte debe dejarse una holgura de 4 mm y de 6mm a los bordes. 
01.0
bD
t
2
p
b
D
D
DR
CUMPLENO
D
DD
r
b
pb
50.0










 7.0
p
b
p
D
D
TStDF 
MNF
F
15.1
7.0
90
42.281
560390








50.068.0
lg
valorelpor
defectoúnaproducesesievaluarquehayperooperaciónrealizarpuedeSe
sD
bsL
n
LbnsDn
b
H
H
HHbH




2
2)1(
sD
bsL
n
LbnsDn
b
V
V
VVbV




2
2)1(
odesperdicimenoreldadeplanchaLa 12607503 
bordeslosaciadisb
cortesentreciadiss
tan
tan


Una fábrica quiere embutir 10000 piezas cilíndricas para carcasa especial de halógeno, cuya 
geometría es mostrada en la figura. El material de que dispone es chapa de acero de elevada 
ductilidad, 560N/mm2 de tensión de rotura, 7.8 kg/dm3 de densidad y precio de 0.75 €/kg. Sólo tiene 
planchas 1.2mx2.4m y una variedad de espesores que van de 0.5 a 5mm de 0.25mm en 0.25mm. Los 
sucesivos reembutidos pueden considerarse sólo de 1.4. Considere el valor H=2D1=1.5D2=150mm. 
Calcular el diámetro del disco inicial, el número mínimo de operaciones de embutido y el costo unitario 
por pieza. En las operaciones entre corte debe dejarse una holgura de 2 mm y 4mm a los bordes. 
  )5.3750(150755.37 222 A
  mmDmmA b 52.2341375075.10931125025.1406
2  
213.3
75
52.234

p
b
D
D
ok
D
D
Escogemos
p
b  5954.1
147
52.234
6.1:
1474.14.175 
ok

5.03731.0
52.234
14752.234
mmtmm 50.235.201.052.234 
kNF
D
D
TStDF
p
b
p
9.5787.0
147
52.234
5605.2147
7.0


















Una fábrica quiere embutir 10000 piezas, cuya geometría es mostrada en la figura y esta 
compuesta de una parte tronco cónica, una parte cilíndrica y una semi esfera. El material de 
partida es chapa de acero de elevada ductilidad, 560N/mm2 de tensión de rotura, 7.8 kg/dm3 de 
densidad, 1 mm de espesor y precio de 0.75 €/kg. Considerando que las dimensiones de los 
formatos que tiene en catálogo el proveedor son las indicadas. Calcular el diámetro 
aproximado del disco inicial y el número mínimo de operaciones de embutido, para los 
sucesivos embutidos considerar: 1.4, 1.3, 1.25 y el resto 1.2. Considere en la geometría que el 
reborde inicial es despreciable y el diámetro d=2H= 60 mm, f=64mm y d1=h=150 mm. Elegir 
formato de chapa para el cual el coste de materia prima unitario es mínimo. En las operaciones 
entre corte debe dejarse una holgura de 2 mm y 6mm a los bordes. Fuerza que debe 
desarrollar la prensa destinada al corte y embutido de la chapa. Area lateral del tronco cono ATC 
= (R+r)g y el área de la esfera AE = 4r
2 
 
Una empresa busca determinar las posibilidades de fabricación de vasos cilíndricos por 
embutición para un inminente concurso de trabajos, en el que se quiere postular. Se deben 
realizar operaciones de una única embutición en cada pieza y con la mayor profundidad 
posible. 
 
La empresa sólo dispone de dos posibilidades para cortar discos de partida de diámetro Db 
=550mm y Db =400mm, tiene chapas de acero al carbono y de resistencia a la tracción 560 MPa 
y en espesores, para efectos de cálculo, de 3 y 6mm. 
 
Los punzones disponibles, de embutición cilíndrica de altura regulable, tienen un diámetro DP 
=180, 240 y 300 mm. Se busca determinar las posibles geometrías obtenibles con los distintos 
punzones que cumplan los requisitos del concurso. 
 
Determine las posibles combinaciones de diámetro, altura y espesor, que se ajustan a las bases 
del concurso. La fuerza de embutición para los vasos posibles. 
 
Las bases del concurso exigen que se cumpla estrictamente con lo siguiente: (Db/DP)  1.85, 
(Db-DP)/Db  0.50, (t/Db)  0.01 
 D0
 DP
 REMB
 Espesor 3 6 3 6 3 6
 100t/D0 0.55 1.09 0.55 1.09 0.55 1.09
 R 0.67 0.67 0.56 0.56 0.45 0.45
 ¿Cunple? No No No Si No Si
550 550 550
180 240 300
3.06 2.29 1.83
 D0
 DP
 REMB
 Espesor 3 6 3 6 3 6
 100t/D0 0.75 1.50 0.75 1.50 0.75 1.50
 R 0.55 0.55 0.40 0.40 0.25 0.25
 ¿Cunple? No No No Si No Si
400 400 400
180 240 300
2.22 1.67 1.33
hddD  42 d
dD
h



4
22
  





 7,0
p
b
p
D
D
TStDF 
Una empresa dedicada a la fabricación de clavos realiza la primera parte de su proceso por 
estirado y la otra parte por forja. En el proceso de fabricación de estirado se utiliza barras como 
materia prima y son procesadas a través de un dado desde un diámetro inicial de 10mm hasta un 
diámetro final de 5mm. 
 
El metal tiene un coeficiente de resistencia k=280MPa y el exponente de deformación por 
endurecimiento n=0.22. Considerar el coeficiente de fricción interfase trabajo-dado, igual a 
=0.10. Se tiene dados en existencia con un : 12°,14° y 16°. 
 
Determinar: el dado a utilizar, si se exige que la relación (D/LC)  0.65, y la fuerza necesaria 
para realizar esta operación. Razone su respuesta 
  220 54.7810
4
mmA 

3865.1
63.19
54.78
ln 
  22 63.195
4
mmAF 

 
Mpa
n
k
Y
n
f 62.246
122.0
3865.1280
1
22.0_






967.0
33.10
5.7
12.088.012.088.0 
CL
D

 
Mpa
n
k
Y
n
f 62.246
122.0
3865.1280
1
22.0_






NAF F 909845.46363.19  
mm
senSen
DD
L
L
L
mm
DD
D
F
C
C
C
F
54.11
2
510
2
54.1165.0
5.7
5.7
2
510
2
0
0













Mpa
tg
Y f 45.4633865.1967.0
249.0
10.0
162.2461 











 



okL
okL
sen
C
C
54.1105.916
54.1133.1014
53.12217.0






979.0
05.9
5.7
12.088.0
12.088.0






CL
D
Mpa
tg
Y f
40.4513865.1979.0
287.0
10.0
162.246
1



















NAF F 886140.45163.19  
okL
sen
C 54.1105.916
53.12217.0




Se asume dado de un ángulo de 16° por un menor requerimiento de esfuerzo en la operación, 
supeditado a la calidad que se pueda obtener en el proceso. 
Una mitad brida de sujeción mostrada en la figura, utilizadas en puente grúa, debe ser fabricada por un proceso de 
corte de lámina de 2.5 mm y luego un doblado, la materia prima inicial son rollos de lámina de 124.1m de longitud 
establecida por el proveedor y ancho según requerimiento del cliente. La separación a los bordes y la separación 
entre cortes es de 4mm. El diámetro de los agujeros, 7mm, y los radios de los bordes de la brida, 4mm, son todos 
iguales. El corte de la plancha inicial de la brida se hace en una sola etapa y los agujeros son hechos uno a uno. Para 
el doblado las curvas, 6mm de radio, son todas iguales. El material es de acero de 0.2% C con resistencia a la rotura 
de 40Mpa y resistencia a la cizalladura de 32MPa. Determinar la fuerza necesaria para realizar el corte y la fuerza 
necesaria para realizar el doblado. 
 5.233.05.3
360
90
2  BA
33.0)5.2(25.3  bakR
 
.8.6
5.233.05.3
360
90
2
mmBA
BA

 
mmmmL
L
TOTAL
TOTAL
39956.398
1209.7611228.628.631885.246


LtSFCORTE 
D
twTSK
F
bf
Doblado
2

asumidommD
bordeendobladokbf
6
33.0


kNNFCORTE 92.3131920399.00025.010326 
NFDOBLADO 1733
006.0
)0025.0(120.0104233.0 26



Se quiere obtener por troquelado la pieza de chapa de acero al carbono suave C.25.K recocido, 
del croquis mostrado, 40x40x10 mm y 2 mm de grosor, con una matriz de un solo punzón que 
recorta la figura. Considerar los márgenes de corte y de bordes de 4mm. Los rollos de chapa del 
material utilizado, de menor costo, se solicitan al ancho requerido por el cliente siempre y cuando 
sea menor de 80mm. Determine la posición relativa de la pieza en la tira de material que nos de 
mayor rendimiento (%) del material empleado, la fuerza necesaria para realizar el corte y el 
costo de la pieza. Razone brevemente su respuesta y comente alguna otra posibilidad que nos dé 
una mejor utilización de la lámina. Resistencia de cizalladura de 3MPa. Precio del material: 1E/kg. 
δ=7.8 gr/cm3 
2
1 21124844 mmA 
270010301040 mmAL 
.48mmbobinaAncho 
%14.33
2112
700
1001 
.56.64 mmbobinaAncho 
270010301040 mmAL 
2
2 127856.648.19 mmA 
%77.54
1278
700
1002 
3
2
3
56.22.078.12
40.12.07
cmV
cmVL


E
kg
E
cm
kg
cmC
piezaCosto
L 020.010078.056.2
:
3
3 
LtSFCORTE 
NFCORTE 960160.0002.0103
6 
Determinar el tiempo de mecanizado para tornear la pieza de la figura en acero, en torno paralelo 
de 5KW de potencia, velocidades de cabezal de N = 20 (1.25)n rpm, con una eficiencia del 70 %, y 
una velocidad máxima del husillo de 2000 rpm a partir de un bloque hexagonal de 35cm de 
separación entre lados y con agujero central de 7cm de diámetro. La herramienta utilizada para 
realizar el cilindrado de la pieza admite las siguientes condiciones: un avance a  0.50mm/ rev, una 
profundidad de corte  2mm y velocidad de corte Vc  20 m/min. Las pasadas son sólo de 
desbaste y deben ser iguales. Unidades en centímetros. 
 
.1476.15
.76.15)4.40/(2000
.1425.1207.0 0
rpmN
rpmN
rpmN
req
mín




.min4.2490)14(5.0/5.67026670263042.40 1  tmmLapasadasadeICorte 
.min1.558)14(5.0/5.30013300132500.30 2  tmmLapasadasadeIICorte 
.min250)14(5.0/702570252030 3  tmmLapasadasadeIIICorte 
.min9.92)14(5.0/501350132025 2  tmmLapasadasadeIVCorte 
  horasti 61.56min33919.922501.5582490
La pieza mostrada, es mecanizada a partir de una barra cuadrada de 35mm de lado. Explicar brevemente la 
forma en que se mecanizará la pieza y determinar el tiempo total para las siguientes operaciones: 
I.Fresar el extremo derecho de la pieza hasta dejar un paralelepípedo de 30mmx14mmx30mm 
II.Tornear pieza hasta dejar dos sectores de 25mm de diámetro por 40mm de largo cada uno y dos sectores de 
16mm de diámetro por 60 y 10mm de largo respectivamente 
 
El fresado se hace en una máquina de husillo vertical con una herramienta de 20 de diámetro y 7mm de 
espesor y 4 filos rectos. Las operaciones serán solo de desbaste. Se sabe que el material de la pieza exige que af 
≤ 0.15 mm/filo. La velocidad de corte no debe exceder los 20 m/min. La fresadora dispone de gamas discretas de 
velocidades de avance y de cabezal en progresión geométrica como sigue: 
 
 Velocidades de cabezal, donde N = Ni(iN)n , siendo N1= 30 rpm iN = 1.5 
 Velocidades de avance de la mesa, donde v = vi(iv)n, siendo v1= 45 mm/min iV =1.2 
 
Para el torneado, se dispone de equipo con Potencia nominal de 5 KW y Velocidades de cabezal de N = 
50(1.25)n rpm. Considerar un avance a  0.50mm/ rev, una profundidad de corte  2mm y velocidad de corte Vc 
 20 m/min. Se debe realizar una sola pasada de acabado de: 0.20mm  profundidad 1mm. Las pasadas de 
desbaste, sí son mayores a uno, deben ser iguales. 
 
 La figura muestra las operaciones de rebajo que se van a realizar a partir de un bloque de 
120mmx60mmx70mm. Tres rebajos laterales y una ranura central de 40mm de alturax40mm de 
anchox30mm de espesor. Las fresas que disponemos son todas cilíndricas de 20mm de altura 
efectiva, 4 filos y se disponen diámetros de 8, 25, 30 y 40mm. La máquina es una fresadora de 
husillo vertical. Las pasadas serán solo de desbaste siguiendo el eje de la ranura a mecanizar. 
Se sabe que la pieza es de un material que me exige que af ≤ 0.5 mm/filo. La velocidad de 
corte no debe exceder los 10 m/min. La fresadora dispone de gamas discretas de velocidades 
de avance y de cabezal. Velocidades de cabezal, N = 30 (1.2)n rpm. Velocidades de avance de 
la mesa, v= 40 (1.5)n mm/min. Determinar el tiempo de mecanizado, indicar la herramienta a 
utilizar en cada una de las operaciones. 
 
.2.38514398
8
10000
rpmNnN 

mmLnmmdefresaRanura
mmLnmmdefresabajo
mmLnmmdefresabajo
mmLnmmdefresabajo
56115402.30304040:
6918603.856060:3Re
6918606.8106030:2Re
6918602.856030:1Re








min/4.68374.7702.38545.0 mmvnNzav f 
min11.1
4.683
693696692
8 

t
.58.896106
30
10000
rpmNnN 

min/1353
2.17958.8945.0
mmvn
Nzav f


min83.0
135
562
30 

t
min94.183.011.1308   tttmaquinado
APROXIMACIÓN