TECNOLOGIA

DE

HERRAMENTALES

Fabricando Herramentales Bajo Diseño Por: TIM STEPHENS

‘Asegurando a prueba de errores’ los Troqueles y Moldes.

Tim Stephens ha estado diseñando, diagnosticando fallas, y administrando moldes desde 1986. Es considerado como una autoridad en la mecánica de moldes y un pionero de tecnologías digitales. Ha experimentado con un rango comprensivo de metales metálicos y no-metálicos para moldes de producción para casi todos los segmentos de mercado en la industria. Se especializa en resolver temas mecánicos complejos y ejecutar proyectos críticos de alto-riesgo. Tim Stephens www.diejedi.com 866/DIE-JEDI E-mail: [email protected]

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uisiera discutir la práctica común en la industria de ‘asegurar a prueba de errores’ los juegos de moldes. Estos principios también se aplican a las almohadillas de presión y a los cortadores. El ‘asegurar a prueba de fallas’ es el término que se utiliza para describir la acción de asegurar que ensambles que conlleven un acoplamiento, tales como, moldes, almohadillas de presión y cortadores de scrap, puedan ser ensamblados de una sola manera para prevenir daños al herramental. Los burócratas en las grandes organizaciones metalmecánicas y de troquelado han revisado la terminología, llamándola ‘asegurando a prueba de errores’, bajo el pretexto de utilizar un término políticamente correcto. Aunque yo estoy a favor de la tradición del término ‘a prueba de errores’ (foolproofing), no me puedo convencer de que esta práctica sea todo, excepto, buena. Permítanme explicar. Los alimentadores de los troqueles y punzones, los uretanos y los cortadores, tienen típicamente un indicador visual para designar el frente del herramental. ‘Frente’ es generalmente el lado de alimentación ó el lado de operación del molde. Este indicador visual tiene normalmente la forma de una “F” o de la palabra “Front” grabada o impresa con láser en los juegos de acero y de aluminio de los moldes y troqueles, y fundida en los alimentadores de hierro o de acero fundido. Algunas empresas de estampado van un paso más allá,

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presumiblemente por aquellos que no puedan leer el inglés, proveyendo flechas en los alimentadores de los moldes para indicar el flujo del material en el herramental. Las flechas de flujo, muchas veces pintadas de color amarillo, designan el frente basadas en la dirección de flujo. Cada alimentador, muy a menudo, tiene una flecha de flujo en las superficies superior y lateral de cada esquina, resultando en 16 flechas por cada juego de moldes. Sin importar cual estilo sea utilizado para indicar visualmente el frente del herramental, la práctica sirve a dos propósitos. Primero, le permite al fabricante del molde colocar al componente en las diferentes máquinas de taladrado, barrenado y perforado. No existen provisiones mecánicas para el ajuste del maquinado en una sola orientación. El fabricante de moldes tiene que apoyarse estrictamente en indicadores visuales. El segundo propósito es la colocación correcta en la prensa. El colocador debe asegurarse que el molde esté orientado con el lado de alimentación en posición correcta. Aquellas empresas de estampado que adoptan filosofías de cambio rápido de troquel, tendrán localizadores mecánicos para el molde, para asegurar que la herramienta está colocada correctamente en la prensa. ¿En que se apoyan los colocadores de troqueles de aquellas empresas que no utilizan localizadores para los moldes? En los indicadores visuales para el frente o dirección de flujo. ¿Entonces porque tenemos que www.metalformingmagazine.com

‘asegurar a prueba de errores’ el ensamble del molde cuando el fabricante y el colocador del mismo no tienen otra cosa más que los indicadores visuales? La añeja razón de solo-por-si-acaso, es la justificación del ‘asegurar a prueba de errores’ a los moldes. Si la herramienta no es ‘asegurada a prueba de errores’ de manera natural debido al arreglo de los pernos guía en los alimentadores, entonces se está generando un incremento en tiempo y dinero utilizados en el diseño y construcción del molde. En mi opinión, el ‘asegurar a prueba de errores’ (foolproofing) a los moldes, es simplemente una mala práctica. La teoría de solo-por-si-acaso, es una pobre excusa para consumir recursos en aras de prevenir un problema que no debería de suceder con gente calificada. Los errores pueden ser atribuidos en muchas ocasiones al sabotaje, incompetencia o pereza. Digamos que el diseñar y construir un troquel progresivo cuesta $60,000.00 USD, el cual es el precio de tu GM Hummer H2. ¿Dejarías que alguien que no puede ensamblar dos superficies claramente identificadas como “Frente”, manejara tu nuevo H2? Probablemente no. ¿Y tu nuevo Ferrari 550 Maranello de $300,000.00 USD, que cuesta tanto como un típico troquel de carrocerías automotrices? Por supuesto que no. Existen dos maneras de ‘asegurar a prueba de errores’ a los pernos guía, dependiendo de su configuración posicional. Un método es utilizar dos diámetros diferentes de pernos guía. Esto previene un ensamble erróneo debido a que el perno más grande no podrá entrar en el buje más pequeño, en el evento de que se presente una rotación de 180 grados entre los componentes de acoplamiento. La otra técnica de ‘asegurar a prueba de errores’ es utilizar pernos del mismo diámetro, pero colocando a www.metalformingmagazine.com

uno de ellos en una coordenada diferente sobre el eje x o y. Esto logra el mismo efecto que el emplear dos pernos guía de diferentes diámetros. Yo no apruebo la práctica de ‘asegurar a prueba de errores’ debido en primer término, al tiempo y dinero adicional que se agrega al proyecto. Cuando los pernos-guía son diferentes, la arquitectura del molde no es simétrica. Los ingenieros de diseño de moldes y programadores de corte, prefieren diseños simétricos para

Algunos componentes en los moldes no son apropiados para utilizar indicadores visuales en búsqueda de un ensamble correcto. poder ahorrar tiempo. Los diseños asimétricos resultan en tiempo extra. El diseño requiere de dos números de detalle adicionales que tienen que ser tomados en cuenta en el proceso de diseño y compra. Por último, los diámetros diferentes forzan un cambio de herramienta durante la manufactura. Esto agrega tiempo y dinero a la herramienta. El método de colocar en una coordenada diferente a uno de los pernos-guía, debido a que su ubicación es asimétrica con respecto al resto de los pernos guía, agrega costos adicionales de diseño y de programación de corte, puesto que las características no pueden ser diseñadas y programadas para un lado y colocadas en espejo sobre el eje de

referencia. El ingeniero y programador deben mover las características a la posición requerida en coordenadas diferentes. Asumiendo que usted duerme mejor sabiendo que sus juegos de alimentadores de molde y punzonado, uretanos de presión y cortadoras no pueden ser ensamblados incorrectamente, aquí presento cuatro métodos para ‘asegurar a prueba de errores’ las diferentes configuraciones encontradas en los moldes de estampado.

Dos Pernos Guía en la Parte Trasera. Ensambles con dos pernos guía del mismo diámetro, uno en cada esquina posterior, son naturalmente ‘asegurados a prueba de errores’. Sin embargo, es posible instalar el alimentador de punzonado rotada 180 grados en relación al alimentador del troquel en esta configuración cuando los pernos guía son del mismo diámetro. Esta condición sería obvia ya que el punzón quedaría completamente fuera del molde, previniendo daños a la herramienta.

Dos Pernos Guía en Esquinas Opuestas Dos pernos guía del mismo diámetro ubicados en esquinas opuestas pueden ser ensamblados distanciados 180 grados uno del otro, potencialmente causando daños al troquel. Para ‘asegurar a prueba de errores’ esta configuración, uno de los diámetros de los pernos-guía debe ser mayor al otro. El utilizar pernos guía del mismo diámetro y colocar a uno de ellos en diferentes coordenadas, no es viable en esta configuración. La distancia de separación es de 5 ó 10 mm. Una desalineación de los bordes de las zapatas del punzón y molde no es tan obvia en este caso, y por lo tanto, puede resultar en daños al troquel. El METALFORMING / PRIMAVERA 2005

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método adecuado de ‘asegurar a prueba de errores’ en este caso, es utilizar pernos guía de dos diámetros diferentes.Dos Pernos Guía en el Centro El diseñar juegos de moldes, uretano de presión y cortadores con dos pernos guía alineados en el centro del ensamble presenta la misma condición que aquellos que estén ubicados en las esquinas opuestas. La única técnica efectiva de ‘asegurar a prueba de errores’ en esta configuración es el utilizar pernos guía de dos diámetros diferentes.

Tres Pernos Guía La configuración de tres-pernosguía, al igual que la de dos pernos guía en las esquinas posteriores, es ‘asegurada a prueba de errores’ de manera natural. Es físicamente imposible acoplar los pernos guía y los bujes si los ensambles están fuera de posición en 180 grados.

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HERRAMENTALES Cuatro Pernos Guía El método común de ‘asegurar a prueba de errores’ aquellos ensambles alineados por cuatro pernos guía, es colocar a uno de los pernos en una ubicación diferente sobre el eje x o y. A continuación presentaré condiciones en los moldes que justifican la practica de ‘asegurar a prueba de errores’ a la hora del ensamble. Quisiera comenzar presentando aquellas condiciones en donde las prácticas de ‘asegurar a prueba de errores’ son inversiones sabias. El hecho es que los alimentadores para ‘asegurar a prueba de errores’ no son suficientes para llevar a cabo su propósito—proteger a la herramienta de daños potenciales después del ensamble o durante la operación en la prensa. Si componentes internos similares, tales como punzones, y botones, no son intercambiables de una ubicación a otra, o si la

orientación de un detalle específico es obligatoria para el ensamble apropiado, entonces el molde podría ser ensamblado y causar daño si la ubicación u orientación de los componentes internos no es la correcta. Algunos componentes en los moldes no son apropiados para utilizar indicadores visuales en búsqueda de un ensamble correcto. A diferencia de los alimentadores de los punzones y moldes, los uretanos de presión y los cortadores que tienen la superficie expuesta para identificar “frente” o la dirección de flujo durante el ensamble, los indicadores visuales pudieran no ser apropiados en detalles como en ciertos tipos de punzones, botones de moldes, e insertos de formado y corte de acero. Desde mi punto de vista, el ‘asegurar a prueba de errores’ para evitar daños al molde durante el ensamble o estampado durante la

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Fabricando Herramentales Bajo Diseño producción, constituye una buena práctica de diseño si las siguientes condiciones están presentes: 1) Dos o más componentes parecen simétricos y no son intercambiables. 2) El componente requiere una orientación de diseño específica y /o ubicación en la herramienta. 3) Los indicadores visuales no son aplicables debido a una o varias de las siguientes condiciones: a)-El componente es muy pequeño para ser marcado con un indicador visual. b)-La superficie en el componente para el indicador visual queda oculta después del ensamble. c)-La superficie en el componente para el indicador visual está sujeta a desgaste, pulido o rebajado. Las prácticas para ‘asegurar a prueba de errores’ a punzones, botones de molde, e insertos de formado y corte de acero son descritas en la parte inferior.

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Punzones

Botones

Los punzones pueden ser ‘asegurados a prueba de errores’ para una ubicación específica, utilizando diferentes diámetros de vástago para cada punzón en condiciones donde ejemplos múltiples de puntos de punzonado diferentes, pudieran introducirse o interferir con el botón de molde incorrecto. Este método asegura una ubicación apropiada para cada punzón similar en el molde. Para asegurar la orientación apropiada de un punzón en una ubicación particular, el mecanismo de fijación de punzones puede ser utilizado- en otras palabras, la orientación del asiento de bola usada en retenedores de fijación de bola. Una superficie plana puede ser maquinada en la cabeza de los punzones tipo hombro para establecer una orientación relativa a la forma de punto del punzón en el molde.

Los botones comerciales para moldes pueden ser ‘asegurados a prueba de errores’ para una ubicación específica al utilizar diferentes diámetros de cuerpo para cada botón en condiciones donde ejemplos múltiples de tamaños de matrices diferentes, pudieran causar erróneamente daños a partes o daños durante el estampado, con la forma o altura libre del molde equivocada. Este método asegura una ubicación apropiada para cada botón similar en el molde. Las características de fijación en el botón del molde, tales como clavijas, pueden ser utilizadas para asegurar una orientación apropiada en una ubicación particular del componente en el molde. El botón de molde puede ser instalado de una sola manera cuando se utilizan clavijas o llaves para establecer una orientación relativa a la geometría punto-punzón.

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Insertos Los insertos caseros para el corte o formado que no pueden ser ‘asegurados a prueba de errores’ con un indicador visual debido a su tamaño, lugar de colocación escondido, o porque son sujetos a ser retirados por causa del desgaste, maquinado o pulido, pueden ser ‘asegurados a prueba de errores’ para una ubicación específica de cuatro maneras diferentes. La mejor manera es emplear un patrón de tornillo único para cada inserto en donde se encuentren ejemplos múltiples de insertos que difieren pero que son similares en el molde. Otro método para ‘asegurar a prueba de errores’ la ubicación de insertos es utilizar diferentes diámetros de tornillo entre los componentes. Yo no apruebo este método, debido a que mi objetivo en la ingeniería de moldes es tener una sola herramienta para ensamblar y desmontar al molde. Prefiero ‘asegurar a prueba de errores’ a los insertos con el método de patrón-tornillo, debido a que los tornillos son los primeros en ser instalados en relación con las clavijas. Esto nos permite darnos cuenta casi instantáneamente, de que el inserto está en la ubicación u orientación incorrecta. Sin embargo, a algunas empresas les gusta ‘asegurar a prueba de errores’ a los insertos en una ubicación específica al utilizar diferentes patrones de las clavijas entre los componentes. El método final para ‘asegurar a prueba de errores’ en este caso es utilizar diferentes diámetros de clavijas entre los insertos, para asegurar una integridad de localización con ejemplos múltiples de componentes similares. Los insertos pueden ser ‘asegurados a prueba de errores’ para una ubicación específica al colocar en diferentes coordenadas uno o varios tornillos en el patrón de fijación. Esto redundará en una sola orientación para el componente, por www.metalformingmagazine.com

HERRAMENTALES lo que una orientación errónea se detecta de manera casi inmediata. Diferentes diámetros de tornillos, diámetros de clavija y clavijas asimétricas logran el mismo efecto. Pero por las razones enlistadas anteriormente, prefiero no usar estos métodos y escojo la opción de ubicar en diferentes coordenadas

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a los tornillos. El seguir estos principios de ‘asegurar a prueba de errores’ todavía no es mérito suficiente para que les preste las llaves del Hummer o del Ferrari, pero por lo menos logrará que enviemos al molde de regreso a la prensa de manera más rápida, después de haber realizado el mantenimiento MF preventivo.

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