Introducción a la Matricería y Roles Clave

Matricería

Proceso de fabricación mecánica que estudia las técnicas para diseñar y fabricar utillajes (troqueles o matrices) para obtener piezas de chapa metálica mediante el golpe de prensa.

Diseñador de Matriz

Diseña los planos de montaje de los útiles, troqueles o matrices, incluyendo los cálculos tecnológicos necesarios.

Ajustador

Técnico de mecanizado que interviene en el proceso de fabricación y montaje de útiles utilizando las técnicas de mecanizado.

Ventajas y Desventajas del Proceso

• Desventajas: Alto coste de diseño y fabricación. Se utilizan aleaciones especiales, muchas de ellas tratadas térmicamente.
• Ventajas: Velocidad de producción (10 a 1200 golpes por minuto), alta calidad dimensional y superficial, alta resistencia mecánica, aprovechamiento de materia prima, e intercambiabilidad de piezas.

Rentabilidad: Es rentable cuando el lote de piezas a fabricar y su repetitividad son capaces de amortizar el utillaje.

Sectores de Aplicación: Automoción, electrodomésticos, ordenadores, cerrajería.

Tipos de Operaciones y Componentes Básicos

Tipos de Trabajo:

• Corte y Punzonado: Separa una porción en un solo golpe.
• Doblado y Embutido.

Fleje (Materia Prima): Tiras de chapa o bobinas que se introducen en el troquel. Su ancho depende de la geometría y distribución de las piezas, y del uso del punzón auxiliar.

Troquel: Útil de punzonado/corte compuesto por la BA.MAT (Base Matriz) y el CAB.PUN (Cabezal Punzón).

Clases de Útiles de Matricería

Útil Simple

• CAB.PUN: 1 punzón + vástago.
• BA.MAT: Matriz + porta + topes para posicionar flejes.

Útil Extractor-Guía

• BA.MAT: Matriz atornillada a porta-matriz + guías de banda + extractor guía + tope para posicionar el fleje.
• CAB.PUN: Varios punzones en la Placa Porta Punzones (PPP) + Sufridera, atornillada a la base superior y unida al carro de la prensa mediante un vástago.

Útil Progresivo

Similar al Extractor-Guía, pero diseñado para cortar piezas ya punzonadas en el mismo útil. El proceso es secuencial: Punzones para agujerear → se desplaza la pieza → Punzones de corte de pieza.

Mecanismos Auxiliares

Punzon Auxiliar

Corta una pequeña tira de longitud igual al paso, al costado del fleje. De esta forma, el extremo de la banda avanza un paso hasta hacer tope en el resalte de la guía. El ancho del fleje es B+3 y la separación con las guías es B+3+0.5e. Debe situarse al frente del útil cortador, frente a los punzones de agujerear, para no debilitar la matriz.

Si la pieza tiene chaflanes o huecos laterales, estos deben coincidir con un tope elástico separado del punzón auxiliar una distancia igual al paso.

Extractor Elástico

Se utiliza para evitar deformaciones provocadas por la tensión de los punzones. Consiste en una placa guía-extractora montada elásticamente sobre el CAB.PUN mediante resortes o tornillos.

Para el centrado con la BA.MAT, se usan columnas rectificadas fijadas a la Placa Base (PLA.BAS) y guías al extractor-guía mediante casquillos.

Funcionamiento: En reposo, el extractor sobresale de los punzones 0,5-2 mm. Baja y pisa el fleje. Sube y extrae la pieza.

Guías de Fleje y Tope: Deben ocultarse cuando baja el CAB.PUN y estar rebajados por debajo del fleje.

Doble Acción

Corta y punzona. Permite obtener piezas agujereadas y cortadas en un solo golpe. El CAB.PUN baja, sujetando el fleje con los extractores. El punzón agujerea y la parte exterior de la matriz troquela.

Componentes Estructurales del Troquel

Placa Matriz

Es el elemento principal debido a su calidad de material, tratamiento, alta precisión (±0.02 mm, calidad N5), coste de mecanizado y coste de herramientas.

Especificaciones: Acero aleado para herramientas F5210, mecanizada, templada y revenida (62 HRC), y rectificada. Se le mecanizan agujeros para centrar y fijar a la porta-matriz, guías, extractora y tope.

El espesor (E) depende de la Fuerza de Corte (Fc) pero nunca es menor de 8 mm.

Tipos de Placa Matriz (Según tamaño y complejidad)

• Enteriza: Una sola pieza, para tamaños menores a 300 mm y radios de 0.5 mm.
• Partida: Varias piezas ensambladas, utilizada cuando el mecanizado interior es complejo o los radios son menores a 0.5 mm.
• Postiza: Para piezas de más de 300 mm. Si tiene muchos agujeros simples y bien separados, se fabrica con aceros comerciales F1140.

Consideraciones de Diseño: Debido a la dureza y tensiones con radios muy pequeños, no se deben acercar los orificios a las orillas para evitar grietas.

Se mecaniza una salida cónica de 1-2º o escalonada de 0.5-1 mm para evitar atascos y el deterioro de los punzones.

Base Inferior

Pieza gruesa de Acero F1140 o Fundición gris FG30 que se fija a la mesa de la prensa. Se le mecanizan los agujeros para centrar y sujetar la placa matriz, y para evacuar recortes y piezas.

Guías de Fleje

Su función es conducir el fleje alineado con la matriz. Son de pletina F1140 bonificado (50 HRC) y rectificado. Son más largas que la placa matriz, por lo que comienzan con un voladizo atornillado a un separador.

Con un resalte, facilitan la extracción y sustituyen a la placa extractora. En útiles progresivos, llevan guías elásticas que elevan el fleje para evitar enganches.

Extractor-Guía

Fabricado en F1140 bonificado (50 HRC) y rectificado. Su función es soltar el recorte del punzón y guiar/garantizar el centrado de los punzones. La extractora puede ir montada en el CAB.PUN o en ambos, para evitar deformaciones y facilitar la expulsión.

El uso de casquillos guía insertables evita templar la placa y abarata su mecanizado.

Topes

Posicionan el fleje y evitan su avance durante el punzonado. Fabricados en F1140 bonificado (50 HRC) y rectificado. Pueden ser: Simples, elásticos, escamoteables y de balancín.

Fijación y Centrado

Las partes ensambladas deben ser precisas y seguras, permitiendo el desmontaje para mantenimiento.

• Pasadores Cilíndricos: DIN 6325 F1140 bonificado (60 HRC) con ajuste h/J DIN7979.
• Tornillos Cilíndricos Allen: Para unir piezas. Si no se puede avellanar, usar cónicos Allen 8.8.
• Columnas Guía con Casquillos y Jaula de Bolas: Para garantizar la posición y el deslizamiento.
• Columnas Guía: Cilindros rectificados F1250 templado (60 HRC) o F1540 cementado. Las columnas se fijan a la base inferior y los casquillos a la superior.

Nesting (Optimización de Material)

Técnica para reducir costes, optimizar material y minimizar retales, atendiendo a la disposición de las piezas en el fleje.

• Normal: Contorno de pieza inscribible en cuadrilátero.
• Oblicua: Contorno de pieza inscribible en triángulo.
• Invertida: Encajar piezas invirtiéndolas alternativamente.

Útiles de Corte y Conformado Especiales

Útiles de Corte Especiales

• Para piezas conformadas: Se utilizan previamente al corte final.
• De corte ininterrumpido: Realizan cortes parciales sin desprendimiento, haciendo el conformado.
• De recortar: Para perfilar los bordes de piezas embutidas o estampadas.
• De calibrar o corte fino: Para piezas con contorno bien acabado y alta precisión.
• De seccionado: La pieza se obtiene cortando el extremo del fleje, sin troquelar el contorno.

Útiles de Doblado y Corte

• Simples: Para doblado en V, en L, en U, o para doblado de formas cerradas.
• Acción Múltiple: Para rebordear. Disponen de punzones o matrices móviles para permitir movimientos axiales complementarios, mediante cuñas, correderas, carros, levas o rodillos.
• Combinados: Piezas punzonadas y conformadas en un solo golpe de prensa sin cambiar de útil.
• Progresivos: Piezas punzonadas, conformadas y troqueladas en un solo golpe de prensa. Las operaciones se realizan de manera secuencial y ordenada a lo largo del útil. La pieza, separada por el paso, se obtiene en el último paso.
• Transfer: La pieza se desplaza de estación sin ir unida al fleje, mediante un manipulador automatizado (mecánico, neumático o magnético), sincronizado con la prensa.

Configuraciones de Matrices Transfer

• Piezas de tamaño discreto: Las matrices transfer se montan modularmente en bases guiadas por columnas y casquillos guía, manteniendo la separación longitudinal (paso).
• Piezas de tamaño mediano (500×500): Se montan modularmente directas sobre la mesa de la prensa, con cada módulo guiado por columnas y casquillos guía.
• Piezas de tamaño grande: Cada matriz se monta modularmente en una prensa diferente. Las prensas están alineadas, niveladas y distanciadas exactamente, sincronizadas entre sí, lo que se conoce como Línea de Prensas.

Clasificación General de Útiles

Los útiles se clasifican según:

1. Forma Constructiva: Estación simple o múltiple (progresiva o transfer).
2. Trabajo: Simple, compuesta o combinada.
3. Dirección: De acción simple (vertical, horizontal, oblicua) o de acción compuesta.