DISEÑO 3D Y SIMULACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE UN TROQUEL DE CORTE PARA UNA PIEZA CON CAVIDADES, MEDIANTE LA AYUDA DE HERRAMIENTAS CAD
3D DESIGN AND SIMULATION OF THE OPERATION OF A CUTTING DIE FOR A PIECE WITH CAVIDADES, BY THE AID OF CAD TOOLS
David Alejandro Zambrano Gordillo
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Institución: NIPRO MEDICAL CORP.
Alexis Cordovés García
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Institución: Universidad UTE, Sede Santo Domingo
Arlys Michel Lastre Aleaga
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Institución: Universidad UTE, Sede Santo Domingo
José Daniel Shauri Romero
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Institución: Instituto Tecnológico Superior Japón, STD
Resumen:
El objetivo de la presente investigación es el diseño 3D y la simulación del funcionamiento de un troquel de corte para obtener una pieza con cavidades, mediante la ayuda de herramientas de Diseño Asistido por Computadoras (CAD). Con este fin, se definió un procedimiento que establece el orden y el contenido de las etapas que hay que cumplir para un adecuado diseño de este tipo de herramental. Se evaluaron diferentes variantes de distribución de la pieza en la tira de material, ordenándolas por el coeficiente de aprovechamiento de material alcanzado. Se cumplimentaron los procedimientos de cálculo establecidos para determinar la magnitud del juego de corte entre el punzón y la matriz, con el propósito de asegurar la precisión requerida de las superficies cortadas y alcanzar los índices de exactitud establecidos en el plano constructivo de la pieza. Mediante la aplicación de la teoría de las cadenas dimensionales se determinaron los valores de las cotas de los elementos componentes del troquel, que participan directamente en la formación de dicho juego de corte. Adicionalmente, se calculó la magnitud de la fuerza necesaria a aplicar en la prensa para cortar la pieza; atendiendo a las propiedades mecánicas del material, el perímetro de los punzones y el espesor del material a cortar. Se determinó la posición del centro de fuerza y la potencia requerida de la prensa para realizar el corte. Como sistema de diseño se escogió AutoCAD por su manejo versátil y su ajuste a los requerimientos de la investigación, al permitir la ejecución de rutunas de programación desde su propio ambiente gráfico. Se diseñó un troquel para un caso de estudio alcanzándose la precisión requerida en el diseño de cada elemento componente, y mediante la aplicación de rutinas de programación en AutoLISP se simuló el funcionamiento del troquel antes de proceder a su fabricación, corroborándose la exactitud del ensamble. Los elements’ normalizados del troquel fueron seleccionados según el catálogo FIBRO que se fundamenta en las normas DIN 9868/ ISO 11415, las que se aplican en las empresas metalmecánica del país dedicadas al diseño herramental.
Palabras Claves: Sistemas CAD, 3D, cadenas dimensionales, troquel compuesto, juego de corte.
Abstract:
The objective of the present investigation is the 3D design and the simulation of the functioning of a cutting die to obtain a piece with cavities, by means of the tools of Computer Aided Design (CAD). To this end, a procedure was defined that establishes the order and content of the stages that must be fulfilled for an adequate design of this type of tooling. Different variants of distribution of the piece in the strip of material were evaluated, ordering them by the coefficient of use of material reached. The calculation procedures established to determine the size of the cutting slack between the punch and the die, were completed in order to ensure the required precision of the cut surfaces and reach the accuracy rates established in the construction plan of the piece. Through the application of the theory of the dimensional chains, the values of the dimensions of the component elements of the die that directly participate in the formation of said cutting slack were determined. Additionally, the magnitude of the force necessary to apply in the press to cut the piece was calculated; taking into account the mechanical properties of the material, the perimeter of the punches and the thickness of the material to be cut. The position of the center of force and the required power of the press to make the cut was determined. As a design system, AutoCAD was chosen for its versatile handling and its adjustment to the research requirements, by allowing the execution of programming routines from its own graphic environment. A die was designed for a case study, achieving the required precision in the design of each component element, and by applying programming routines in AutoLISP, the operation of the die was simulated before proceeding to manufacture, corroborating the accuracy of the assembly. The standard elements of the die were selected according to the FIBRO catalog, which is based on the standards DIN 9868 / ISO 11415, which are applied in metalworking companies of the country dedicated to tool design.
Keywords: CAD, 3D, dimensional chains, composed die, cutting slack.
