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Cálculo de la fuerza de perforación: Un tutorial paso a paso

Última actualización:
2 de abril de 2024

Índice

La fuerza de perforación incluye fuerza ciegafuerza de punzonado, fuerza de empuje y fuerza de elevación. Calcular la fuerza de punzonado es fundamental para seleccionar la prensa adecuada, como se muestra en la figura 1.

Fuerza de corte

F=L×t×r

donde:

  • F - la fuerza de obturación (N);
  • L - la longitud perimetral de la pieza en bruto (mm);
  • t - el espesor del material (mm);
  • r - la resistencia al cizallamiento del material (MPa).
Figura 2-8 Fuerza de descarga, fuerza de avance, fuerza de elevación.
Figura 1 Fuerza de descarga, fuerza de avance, fuerza de elevación.

Fuerza de extracción, fuerza de empuje, fuerza de elevación

a) La fuerza de extracción es la fuerza necesaria para retirar el material sujetado en el punzón, dada por

Fdescarga = kdescarga * F

b) La fuerza de empuje es la fuerza necesaria para empujar la pieza en bruto fuera de la cavidad de la matriz en la dirección de troquelado, dada por

Fempujando = n*kempujando*F

c) La fuerza de expulsión es la fuerza necesaria para elevar la pieza en bruto fuera de la cavidad de la matriz en dirección contraria a la de troquelado, dada por

FExpulsando = kExpulsando * F

donde:

  • kdescarga - el coeficiente de fuerza de desprendimiento;
  • kempujando - el coeficiente de fuerza de empuje;
  • kExpulsando - el coeficiente de fuerza de expulsión;
  • n - el número de piezas en la matriz, n = h/t (h es la altura de la pared recta del borde de la matriz, t es el espesor de la pieza);
  • F - la fuerza de obturación (N).

Los coeficientes de la fuerza de descarga, la fuerza de empuje y la fuerza de expulsión figuran en el cuadro 1.

Tabla 1: Relación entre la fuerza de descarga, la fuerza de alimentación, la fuerza de extracción y la fuerza de punzonado

Material Grosor/mmKdescargaKpunzonadoKExpulsando
Acero≤0.10.065 – 0.0750.10.14
>0. 1 ~0.50.045 – 0.0550.0630.08
>0.5 ~2.50.04 – 0.050.0550.06
>2.5 ~6.50.03 – 0.040.0450.05
>6.50.02 – 0.030.0250.03
Aluminio y aleaciones de aluminio0.025 – 0.080. 03 ~ 0. 07
Cobre puro y latón0.02 – 0.060.03 ~ 0.09

Selección de equipos de estampación

Cuando el proceso de estampación implica simultáneamente fuerza de corte, fuerza de alimentación y fuerza de expulsión, la fuerza de estampación total F se calcula como sigue: Fuerza total de estampación Ftotal = F + Fdescarga + Fempujando + FExpulsando.

En este caso, el tonelaje de la prensa seleccionada debe ser aproximadamente 30% superior a Ftotal para proporcionar el margen necesario.

Cuando F, Fdescarga, Fempujandoy FExpulsando no se producen simultáneamente, Ftotal se calcula sumando únicamente las fuerzas presentes en el mismo instante.

En producción, los cálculos detallados se realizan normalmente sólo para la fuerza de punzonado, mientras que la fuerza de descarga se estima basándose en una proporción fija de la fuerza de punzonado, más el margen necesario para el punzonado, totalizando 50%.

Así, la fórmula para calcular el tonelaje de la prensa es:

Fpulse = F × 150% = 1,5F

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