DISENO DE UNA PLAGADORA CIZALLADORA HIDRAULICA PLEGADORAEs una
mquina herramienta diseada para el doblado de chapa, son utilizadas
normalmente para el trabajo en fro; estas son generalmente
hidrulicas y mecnicas. Se clasifican dependiendo de la fuerza
motriz con la que se produzca el plegado as como tambin de las
diversas formas o actuacin de las fuerzas del prensado. La
estructura de estas mquinas estn formadas por varios elementos ya
sea por accionamiento mecnico como hidrulico, el ms importante lo
constituyen las piezas de actuacin, alguna de estas mquinas
permiten controlar la penetracin del punznCARACTERISTICAS: Las
caractersticas principales de todos los elementos bsicos como los
laterales, pistn y mordaza estn diseados en perfil tubular de
fundicin por lo que ofrecen una gran resistencia a la flexin. Los
radios interiores mnimos en los mximos espesores son de 1.5 veces
el espesor de la chapa. Los bordes mnimos de plegado oscilan entre
6 o 7 veces su espesor. Todos los rganos principales giran sobre
cojinetes de bronce fosforoso de alta calidad y los husillos sobre
cojinetes de bolas, lo que le da una facilidad de maniobra sin gran
esfuerzo. Los tres principales elementos de la plegadora son
desplazables lo que permite obtener los ms variados perfiles.
DISEO DE COMPONENTES MECNICOS.Durante la elaboracin del concepto
de solucin optimo, se not claramente una divisin del proceso en
funciones parciales, las cuales sern cumplidas por los portadores
de funcin seleccionados en el captulo anterior, de los cuales, se
analizara el ncleo principal de la Maquina Plegadora (Funcin de
Plegado).1. Proceso de Plegado: El portador de funcin seleccionado
principalmente de un grupo de actuadores Hidrulicos acoplados a
matrices que a su vez deslizan sobre guas. ste conjunto de
elementos ser ubicado y soportado adecuadamente por una
estructura.
1.1. Dimensionado - Flexin de una Placa Metlica: Aqu se
fundamenta el clculo de esfuerzos y deformaciones durante el
flexado de una placa metlica. Logrando cuantificar el momento
flector necesario para este proceso; a partir del cual se lograr
seleccionar y dimensionar los componentes que conforman el portador
de funcin para este fin1.2. Variables: Una plancha contina de una
unidad de ancho, con una regin de flexin cilndrica, de radio de
curvatura un ngulo de flexin , un momento flector M y una tensin T,
aplicada en la superficie media, como se muestra en la Figura
Segmento de Placa por unidad de ancho, sometido a flexin
1.3. Condicin de equilibrio: Considerando una distribucin
general de tensiones sobre una seccin normal por unidad de ancho de
una placa en flexin, como se muestra en la Figura 3-4. La fuerza
actuando sobre el elemento diferencial de rea es. La tensin T en
esta seccin se encuentra en equilibrio con la integral de esta
fuerza elemental
Diagrama de equilibrio (a) de una seccin de por unidad de ancho
y (b) una distribucin tpica de esfuerzos.
Diagrama de equilibrio radial
1.4.Modelos de Material: Para distribucin de deformaciones
unitarias dada por la ecuacin 3.3, la distribucin de esfuerzos
puede ser determinada si se conoce una ley correspondencia entre
esfuerzos y deformaciones. En general el material puede tener un
comportamiento elstico, plstico o de endurecimiento por deformacin
como se muestra en la Figura. La seleccin del modelo de material
depender de la magnitud de las deformaciones unitarias durante el
proceso de flexado.
.
Modelos de Material para flexin. (a) Curva real
esfuerzo-deformaciones. (b) Modelo Elstico, perfectamente plstico.
(c) Modelo rgido, perfectamente elstico. (d) Modelo plstico con
endurecimiento por deformacin.1.5. Flexin sin Tensin: Bajo la
premisa que el aporte de la tensin T en la fluencia del material es
despreciable respecto al momento flector. De este momo se puede
afirmar que cuando una plancha es doblada con slo con un momento
flector, sin tensin, el eje neutral se mantiene en el centro de la
placa.
Flexin elstica de una placa. (a)Distribucin de deformaciones.
(b)Distribucin de esfuerzos
Plegado: Para lograr un adecuado dimensionamiento de los
componentes que intervendrn en el proceso de plegado es necesario
conocer las magnitudes mecnicas requeridas. Cabe resaltar la
ventaja de utilizar actuadores hidrulicos en el proceso de plegado,
la que radica en la presin interna generada en el cilindro, la
misma que es proporcionar a la carga aplicada (opuesta al
desplazamiento del vstago).
Carga transversal: En ste modelo de plegado, la placa metlica se
encuentra extendida, y se aplica una carga transversal desde el
actuador hidrulico inferior central a travs de la matriz vertical.
El diagrama de fuerzas cortantes y momentos flectores de este
instante se muestra en la figura. En estas condiciones el Momento
Flector Mximo ocurre en el ponto B y su magnitud es:
Y en el punto A y C.Para alcanzar la condicin de plasticidad en
los puntos A, B, C; para esto deber cumplirse
MA,B,C = Mp
De este modo la carga que deber aplicar el actuador central, por
unidad de ancho, deber ser:
Considerando un ancho H, la carga total requerida es:
A partir de datos estadsticos y parmetros constructivos de
Transformadores de Distribucin, una relacin aproximada que permite
relacionar la profundidad de plegado con el ancho de la placa. Esta
expresin es:H = 2,42L + 357mmRemplazando
En la prctica, frecuentemente se selecciona el espesor de placa
de acuerdo a la profundidad de plegado, as:
A partir de la ecuacin y los parmetros constructivos se muestra
en la Figura la fuerza transversal en Newton, requerida para
iniciar el proceso de plegado.
Carga Crtica de Pandeo: Sea el momento de inercia de la
plancha.
Area de la placha:
Radio de giro:
La esbeltez del elemento:
La carga critica de pandeo segn Euler:
Considerando la relacin entre la profundidad del plegado con el
ancho de la placa, la fuerza horizontal requerida para iniciar el
plegado es:
De la ecuacin y los parmetros obtenidos, se muestra la Carga
crtica, en Newton, requerida para iniciar el proceso de
plegado.
SELECCIN DE ACTUADORES
El actuador vertical 2 deber proporcionar una fuerza mnima de
2000N para sujetar la plancha metlica durante el proceso de
plegado; debiendo, durante su retorno, elevar una masa de 796kg y
otra de 171kg:
Fs =2000N Fr = 2 9486 N
Dnde:Fs: es la carga requerida para la sujecin de la plancha a
plegar.Fr: es la carga requerida para elevar la masa de 967kg.
Esta masa desplazara sobre guas que harn despreciable el efecto
de la friccin.Debido a imperfecciones en los acoples y a
rozamientos entre el cilindro y el embolo se aplicar un factor de
eficiencia ; se introduce adems un factor de carga c de 0.8 con la
finalidad de asegurar una vida til prolongada para el actuador , u=
0,9
Al ser mayor la fuerza requerida durante el retorno del vstago,
se dimensionar el actuador en base al rea de la seccin anular del
embolo. De este modo, para una presin de Trabajo: P =40 bar
El rea anular del embolo deber ser como mnimo de:
Donde Ar: es el rea anular del embolo
Cuya seccin anular es:
La longitud del actuador lv = 486mmLa fuerza mxima que puede
otorgar este actuador, durante la extensin y retorno del
vstago.
Resistencia al PandeoLa resistencia al pandeo debe ser tomada en
consideracin durante la comprobacin del dimetro del vstago de
acuerdo al tipo de montaje. La carga permisible para un cilindro
hidrulico teniendo en cuenta la carga crtica de pandeo es:
Dnde:
E : Mdulo de elasticidad del acero
E=200GPa
I : Momento de inercia de la seccin del vstago.
Lk : Longitud equivalente de pandeo.
: Factor de seguridad. =4
Para ste cilindro, a partir de la tabla 3.2 y del tipo de
montaje:
Fadm = 525KNLa cual es superior a la fuerza, por lo tanto el
vstago no fallara por pandeo.
CIZALLADORASe denominacizallaa unaherramienta manualque se
utiliza para cortarpapel,plstico, ylminas metlicaso demaderade poco
espesor. Cuando el grosor de la chapa a cortar es muy grueso se
utilizan cizallas activadas por unmotor elctrico.La cizalla
funciona en forma similar a unatijera. Los filos de ambas cuchillas
de la cizalla se enfrentan presionando sobre la superficie a cortar
hasta que vencen la resistencia de la superficie a
latraccinrompindola y separndola en dos. El borde cortado por
cizallamiento se presenta irregular.
Existen varios tipos distintos de cizalla, entre los cuales se
pueden destacar los siguientes: Esquiladora: Utilizada para cortar
prendastextiles. Podadora: Utilizada enjardinerapara
podarrbolesyarbustos. Cizalla de metal: Empleada para
cortarhojalatao metales finos. Jaws of life: Una
herramientahidrulicausada en labores de rescate. Cizalla
industrial: Es unamquina herramientaque posee una cuchilla que hace
cortes verticales al ejercer presin sobre paquetes de lminas de
distintos materiales. Recomendaciones para su diseoVELOCIDAD DE
CORTE: Segn el manual de DUBBEL, la velocidad de corte recomendada
para planchas est:v = (0.1 a 0.13) m/seg.
Otros autores ms conservadores como Rodrguez Pando, recomienda
velocidades de:v = (0.15 a 0.30) m/seg.
ANGULO DE LA CUCHILLA SUPERIOR
Con respecto la inferior que es horizontal. Segn manual de
DUBBEL: = 2 a 10 Segn Tselikov : = 1 a 6 Segn Rodrguez Pando: = 8 a
10
Siendo mayor ngulo menor la fuerza de corte, pero con el
inconveniente de que aumenta la componente horizontal, que puede
desplazar la plancha en el momento del corte.
JUEGO RELATIVO ENTRE CUCHILLAS: La luz o juego relativo entre
cuchillas, juega un papel importante para un buen acabado en el
corte. Segn el manual de Dubbel, el juego:
Segn Tselikov, el juego es:d = 0.07 h donde h actuante ; 2625
Kg/cm2 > 2068 Kg/cm2En resumen la viga es de: 2000 mm por 160 mm
por 60 mm
