La fabricación de bienes duraderos implica el uso de herramientas, troqueles y moldes. El proceso de fabricación de herramientas y troqueles implica cortar y dar forma al metal, así como a otros materiales, usando herramientas y empleando formas metálicas llamadas troqueles para estampar, forjar o moldear diversas sustancias en formas específicas. Este proceso también engloba la creación de moldes metálicos para la conformación de plásticos en moldeo por inyección, así como moldes para cerámica y otros materiales.
Este blog sirve como una guía básica para el proceso de fabricación de herramientas y troqueles, con un enfoque en la definición de este tipo de fabricación, los procesos involucrados, la diferencia entre herramientas y troqueles, y detalles sobre los troqueles. Siga leyendo para obtener más información.
¿Qué es la fabricación de herramientas y matrices?
La fabricación de herramientas y matrices es un método de mecanizado utilizado para crear una variedad de implementos que son importantes en varios procesos de fabricación. El término "herramienta" se refiere a los instrumentos utilizados en la fabricación de otras piezas, mientras que "troquel" crea objetos de forma intrincada de la misma manera que un molde. El proceso de fabricación de herramientas y matrices es crucial en aplicaciones tales como sujetadores, brocas de herramienta, componentes automotrices, y otros.
Los elementos fundamentales de la fabricación de herramientas y matrices consisten en:
- Herramientas precisas de corte y moldeado para metales y otros materiales.
- Troqueles que se utilizan para dar forma a los metales a través de la forja o el estampado, como para el plastico, cerámicoo materiales compuestos.
- Plantillas que sujetan de forma segura el metal durante los procesos de perforación, taladrado o estampado.
Proceso de fabricación de herramientas y matrices
La fabricación de herramientas y matrices implica la creación de herramientas de producción como plantillas y accesorios, troqueles de estampado y moldes de plástico para su uso en la fabricación en masa.
La mayoría del trabajo en los talleres de herramientas y troqueles implica la creación de troqueles de prensado. Estos troqueles se utilizan para hacer hoja de metal piezas que varían en tamaño desde pequeñas piezas de teléfono hasta grandes paneles de carrocería de automóviles. Cada troquel de trabajo en prensa se compone de dos secciones conocidas como punzón y troquel, o macho y hembra, montadas en una prensa accionada eléctrica o hidráulicamente. Durante un ciclo de trabajo, la sección macho desciende a la sección hembra fija, cortando o dando forma a cualquier metal entre las secciones. El tamaño de los troqueles y las prensas varía desde pequeñas prensas de banco hasta enormes máquinas capaces de ejercer enormes cantidades de fuerza. Por ejemplo, la prensa que estampa el techo de un automóvil suele tener tres pisos de altura y puede ejercer toneladas de fuerza.
El proceso de moldeado de plástico comparte muchas similitudes con los troqueles de estampado, excepto por el hecho de que el estampado requiere fuerza mientras que el moldeado no. Se necesitan dos unidades en el moldeado de plástico que forman un sistema cerrado de cavidades conectadas a una abertura central. El plástico líquido se empuja a través del orificio y dentro de los moldes, y una vez que se endurece, los moldes se abren y se retira el producto terminado.
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Herramientas y Troqueles: Su Diferencia
Para diferenciar entre una herramienta y un troquel, se puede considerar que los troqueles son un tipo o categoría de herramientas, por lo tanto, todos los troqueles se pueden clasificar como herramientas, pero no todas las herramientas se consideran troqueles. Herramientas en estampado de metal puede incluir cualquier cosa que dé forma, moldee o soporte metales. De esta manera, las plantillas y los accesorios se pueden dividir en herramientas. Los troqueles, sin embargo, solo sirven para cambiar la forma del metal y generalmente son componentes hembra que forman parte de herramientas o prensas más grandes.
Un dado es un herramienta de máquina con un enfoque específico utilizado principalmente en las industrias manufactureras para cortar o formar materiales de acuerdo con una forma o perfil deseado. Al igual que los moldes, los troqueles se personalizan para su uso previsto en los procesos de fabricación. Los troqueles se utilizan para crear una amplia gama de productos, desde suministros de oficina simples como clips para papel hasta piezas complejas requeridas en la industria aeroespacial. Por el contrario, las herramientas o máquinas herramienta se refieren al proceso de adquisición de máquinas y componentes especializados necesarios para la fabricación a gran escala.
¿Qué es la fabricación de herramientas?
El proceso de fabricación de herramientas generalmente implica la fabricación de instrumentos que ayudan en la producción de bienes. Estas herramientas pueden variar desde accesorios y herramientas de corte a máquinas herramienta y rodillos de conformado de metal que se utilizan para sujetar, probar o producir productos durante la fabricación. Debido a los requisitos únicos del trabajo, un fabricante de herramientas puede tener que crear herramientas personalizadas o mejorar las existentes.
¿Qué es la fabricación de troqueles?
El proceso de fabricación de troqueles es un campo especializado dentro de la fabricación de herramientas que se centra en la producción y el mantenimiento de troqueles. Una variedad de troqueles, incluidos juegos de troqueles, punzones y troqueles de regla de acero, se crean típicamente a través de este proceso. La precisión y la exactitud son cruciales, ya que los troqueles de acero y los punzones deben mantener niveles de separación estrictos para garantizar la creación precisa de componentes. Además, el mecanizado de piezas a menudo requiere tolerancias extremadamente pequeñas de menos de 1/1000 de pulgada.
Cuando un troquel y una prensa trabajan juntos, pueden dar forma y cambiar el tamaño de los materiales para crear objetos. La prensa ejerce presión sobre el material dentro del troquel, lo que da como resultado un artículo que coincide con la forma y el tamaño específicos del troquel. Estos troqueles generalmente se crean para propósitos particulares y pueden emplear metales, plásticos o materiales compuestos como base. Una vez que se ha formado un troquel, solo puede crear objetos que coincidan con su forma y tamaño, y los fabricantes deben determinar si la inversión vale la pena antes de crear uno. Como resultado, la fabricación de herramientas y troqueles a menudo se reserva para la producción de alto volumen.
Partes de un dado
Aunque puede haber variaciones entre los bloques de troqueles, especialmente entre aquellos para cortar o formar la pieza de trabajo (o ambos), la mayoría de los troqueles comparten un conjunto estándar de piezas.
- Punzón: el punzón es la parte macho del troquel que aplica fuerza a la pieza de trabajo, lo que resulta en un cambio de forma.
- Placa de perforación: la placa de perforación conecta la función de perforación con el ariete, lo que le permite moverse.
- Placa separadora: la placa separadora se utiliza para separar la pieza de trabajo del punzón después de cada golpe.
- Placas de presión o placas de respaldo: para distribuir uniformemente la alta presión aplicada por el punzón, se colocan diferentes placas de presión dentro del troquel.
- Bloque de matriz: el bloque de matriz es similar a un molde y está diseñado con orificios y muescas para crear la forma deseada del componente. Se presiona con un punzón o una prensa para lograr la forma y, por lo general, es hembra.
- Soporte de matriz: se utiliza un soporte de matriz para sostener el bloque de matriz y se fija a la zapata de matriz superior o inferior. Está soportado por una placa de refuerzo.
- Pasadores de guía: los pasadores de guía son fundamentales para alinear con precisión las partes superior e inferior de un troquel.
Tipos de troquel
Se utilizan varios términos para categorizar los troqueles, que van de lo general a lo específico. En el nivel más alto, los troqueles se pueden clasificar como de corte o de formación. Un troquel de corte es cualquier troquel que elimina, corta o cizalla material, independientemente de su mecanismo, mientras que el troquel de formación no elimina ningún material.
Sin embargo, esta clasificación no es del todo exhaustiva, ya que algunos troqueles realizan funciones de corte y formación. Además, ciertos troqueles, como los troqueles de acuñación, tienen su propia categorización específica basada en el proceso.
Otra forma útil de categorizar los troqueles es analizando lo que sucede con cada golpe de la prensa durante el proceso de mecanizado:
1. Troqueles simples
Como su nombre lo indica, los troqueles simples solo tienen la capacidad de ejecutar un tipo de corte o forma con cada movimiento. Aunque este tipo de herramientas puede tener una ventaja en términos de asequibilidad, no es tan efectivo para diseños más complejos que requieren varias acciones de formación.
2. Troqueles compuestos
Los troqueles compuestos se han creado para realizar varios procesos de corte y conformado en un solo golpe. Aunque esto puede reducir la velocidad de la carrera, son más efectivos durante el proceso de fabricación de la herramienta y disminuyen la posibilidad de errores al transferir la pieza de trabajo entre varias estaciones. Además, los troqueles compuestos son normalmente más económicos que los troqueles progresivos.
3. Troqueles progresivos
Los troqueles progresivos proporcionan un medio muy eficaz para realizar numerosas operaciones en una sola pieza de metal. A diferencia del procesamiento simultáneo, estas modificaciones se llevan a cabo en distintas estaciones a medida que el mecanismo de alimentación hace avanzar continuamente el material hacia el troquel.
Así, cada trazo genera varias acciones de corte y modelado, incluso aplicadas a diferentes partes de la materia prima, que se convierten en sus propias piezas refinadas. El sitio final de la operación extrae uno de esos componentes de la pieza de trabajo más larga, lo que implica que cada golpe fabrica una o más partes mientras que otras aún están en desarrollo.
4. Troqueles de transferencia
Los troqueles de transferencia tienen una estructura similar a los troqueles progresivos, pero se diferencian en que utilizan espacios en blanco precortados que deben transferirse mecánicamente entre estaciones en lugar de utilizar una sola tira de metal. Los dedos de transferencia o las cintas transportadoras a menudo desempeñan un papel en la facilitación del proceso de transferencia. El uso de troqueles de transferencia mejora significativamente la eficiencia, especialmente cuando se cortan piezas más grandes o más complejas que no son compatibles con el troquelado progresivo.
5. Troqueles múltiples
La prensa de troqueles múltiples o la prensa múltiple se destaca por producir múltiples componentes en un solo golpe. Para lograr esto, se conectan múltiples troqueles idénticos a un solo mecanismo de control, lo que les permite operar al unísono.
Troqueles masculinos y femeninos: su diferencia
Es útil aclarar las definiciones de troqueles masculinos y femeninos, ya que pueden variar mucho. Al igual que en la electrónica, el componente que sobresale suele ser el componente macho, mientras que el componente hembra se caracteriza por una depresión o una hendidura.
- Cuando se trata de estampado de metal, el punzón macho se utiliza para cortar o dar forma a la pieza de trabajo introduciéndola en el bloque de matriz. Como se mencionó anteriormente, a veces el punzón macho realiza tanto el corte como la conformación.
- El componente hembra complementa al punzón macho y es el encargado de definir la forma del componente. Además de crear las muescas en el bloque del troquel donde se presiona la pieza de trabajo, la parte hembra también puede incluir orificios para facilitar la extracción del metal que se ha cortado o perforado.
En los procesos que requieren más que un simple troquel, la parte macho generalmente consistirá en múltiples punzones de corte o formación de acero. A su vez, la porción hembra coincidirá con el patrón de los punzones macho.
Fabricación y moldeado de troqueles: su diferencia
Hay una idea errónea común de que los moldes y los troqueles son lo mismo. Si bien ambas técnicas implican alterar el tamaño y la forma de las materias primas y utilizar una cavidad para formarlas, son procesos distintos. Los moldes emplean materias primas líquidas o viscosas que se vierten en plantillas preformadas, tridimensionales y ahuecadas y se dejan solidificar en componentes o productos. Los troqueles, por otro lado, también se basan en plantillas tridimensionales prefabricadas, pero eliminan la materia prima en un estado sólido en lugar de líquido.
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Conclusión
El uso de herramientas y troqueles es crucial en el proceso de fabricación para garantizar la producción de bienes duraderos. La fabricación de herramientas y troqueles es particularmente beneficiosa para las empresas involucradas en la producción de alto volumen, ya que puede generar ahorros significativos en los costos. La importancia de las herramientas, los troqueles y los maquinistas es evidente en una amplia gama de industrias, por lo que esperamos que este artículo lo ayude a comprender mejor este tipo de mecanizado.
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