Diseño de un troquel progresivo para la fabricación de discos de freno de bicicleta

Abstract

Este proyecto comienza con el estudio de la pieza a fabricar, y tras evaluar las distintas alternativas para su fabricación se describe el proceso de fabricación elegido: el troquelado de matriz progresiva. A continuación, se describen los diferentes sistemas actuales de avance de chapa y en base al sistema más adecuado para el proceso se estudia la optimización de la banda de chapa, para así obtener un rendimiento que garantice la viabilidad económica del proyecto. En el diseño del troquel de matriz progresiva intervienen tanto elementos exclusivos que tienen su plano de fabricación, como elementos normalizados o comerciales (tornillos, muelles…). Para realizar el diseño se han consultado los espesores de placas recomendados y se han desarrollado una serie de cálculos previos. El diseño se lleva a cabo con la herramienta de CAD SolidWorks 2016. Mediante un estudio de los diferentes tipos de prensa y sus características se ha deducido cual es el más apropiado para este proceso. Las piezas más críticas (punzones) se han sometido a ensayos mediante el Método de Elementos Finitos (FEM) con la ayuda del software Marc Mentat 2014, que nos da una idea de las tensiones a las que están sometidos durante los ciclos de trabajo. A partir de los resultados obtenidos se estudian las dos causas de fallo más comunes de los punzones: la fatiga y el desgaste adhesivo. El proyecto también incluye el presupuesto, que contempla los costes de oficina técnica, los costes de los elementos comerciales, los costes de los elementos a fabricar y los costes de montaje, pruebas y mantenimiento. Por último, se establecen las medidas de seguridad y las directrices de mantenimiento que deberán cumplirse para garantizar la seguridad de los operarios y el correcto funcionamiento de todos los elementos que forman parte del troquel de matriz progresiva.

Hasteko, fabrikatu beharreko pieza aztertzen da, eta hau egiteko dauden aukerak baloratu ondoren aukeratutako fabrikazio prozesua aurkezten da: matrize jarraituzko trokel bidezko konformazioa. Ondoren, gaur egun xafla banda aurrera egiteko dauden aukeretatik prozesu honetara hobekien moldatzen dena aukeratu eta xaflaren optimizazioa ikertzen da, prozesua ekonomia ikuspuntutik bideragarria izan dadin Diseinuan bi motatako elementuak agertzen dira: bere fabrikazio planoak behar dituzten elementu bereziak eta elementu komertzial estandarizatuak (torlojuak, malgukiak…). Diseinua aurrera eramateko plaka ezberdinen lodieren gomendioak kontsultatu dira eta zenbait aurre kalkulu egin dira. Diseinua SolidWorks 2016 CAD programa informatikoarekin egin da. Prentsa mota desberdinak eta haien ezaugarriak ikertu eta prozesu honetarako aproposena aurkitu da. Mekanikoki gehien sufritzen duten elementuek (puntzoiek) Elementu Finituen Metodoaren bidez aztertu dira, Marc Mentat 2014 programaren bidez. Honen bidez lan egoeran jasaten duten tentsioei buruz informazioa lortzen dugu. Lortutako datuekin puntzoien apurketa kausa nagusiak aztertzen dira: nekea eta adesio higadura. Proiektuaren aurrekontua ere aurkezten da, zeinean bulego teknikoko kostua, elementu komertzialen kostua, fabrikatu beharreko elementuen kostua eta muntaia, froga eta mantentze lanen kostuak desberdintzen dira. Azkenik, segurtasun arauak eta mantentze lanak aurrera eramateko ildoak ematen dira. Honen bidez, langileen segurtasuna bermatu eta diseinatutako trokelaren elementu guztien funtzionamendu ona ahalbidetzen da.

The project begins with the study of the element to manufacture, and after evaluating the alternatives for its manufacture, chosen manufacturing process is described: the progressive die stamping. Then, different current systems of sheet advance are described and after choosing the most suitable system for the process, the optimization of the sheet band is studied in order to achieve a performance value that ensures the economic viability of the project. The design of the progressive die involves both exclusive items that have their blueprint, as standardized or commercial elements (screws, springs...). To make the design, the recommended thickness of plates is viewed and a series of previous calculations have been developed. The design is carried out with the CAD tool SolidWorks 2016. After a study of the different types of presses and their characteristics, it has been deducted which is most appropriate for this process. The most critical parts (punches) have been tried by the Finite Elements Method (FEM) with the help of Marc Mentat 2014 software, which gives us an idea of the stresses to which they are subjected during working cycles. From the results obtained, the two most common causes of failure of punches can be studied: the fatigue and adhesive wear. The project also includes the budget, which divides technical office costs, the costs of commercial items, the costs of items to manufacture and installation, testing and maintenance costs. Finally, the security measures and guidelines of maintenance, that must be met to ensure the safety of operators and the correct functioning of all the elements that are part of the progressive die, are described.