Para ello, el procedimiento de la invention tiene en cuenta todos los factores que pueden provocar que las piezas obtenidas presenten desviaciones dimensionales, obteniéndose un troquel cuya geometria esta corregida adecuadamente para compensar las citadas desviaciones y obtener asi directamente las piezas requeridas dentro del margen de tolerancias establecido.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Como es bien sabido, un troquel es un util que está constituido por una matriz o molde que se monta sobre una mesa o bancada, un punzón que se monta sobre una prensa y unos pisadores o cojines hidráulicos que sujetan la chapa, de tal manera que la chapa a conformar o cortar se dispone sobre la matriz, procediéndose entonces a accionar los pisadores hasta que sujetan la chapa, y a continuación el golpe del punzón que conforma o corta la chapa. Obviamente, cuando se trata de obtener piezas complejas, con unas tolerancias muy exigentes, resulta muy complicado y laborioso obtener un troquel con las formas precisas para la fabricación de las piezas.

En la actualidad, la fabricación de troqueles se inicia con la obtention de la geometria teórica de la superficie de contacto entre la chapa y el troquel, introduciéndose estos datos en un programa de simulation que permite comprobar la validez de la geometria obtenida para la superficie de contacto, o lo que es lo mismo, que con una superficie como la disenada se pueden obtener piezas, sin que rompa la chapa o se produzcan arrugas en la misma.

Estos programas de simulation tienen en cuenta unicamente la geometria de la superficie de contacto de matriz, punzón y pisadores y el espesor de la chapa o pieza a obtener ya que unicamente tratan de simular el flujo de la chapa entre el punzón y la matriz, comprobando que se puede conformar una pieza sin grietas o arrugas.

Una vez validada la viabilidad de la superficie de contacto, se procede al diseno, a través de un sistema CAD, de un modelo tridimensional completo del troquel, es decir, una matriz, un punzón y unos pisadores, que presentaran una superficie de contacto con la geometria validada a través del programa de simulación. Obviamente, las piezas que constituyen el troquel presentan una configuracion compleja y generalmente son de grandes dimensiones, por lo que no se pueden obtener en una unica pieza sino que se conforman a partir de diversas piezas que se uniran mecánicamente para determinar la forma final del troquel, presentando las distintas piezas una serie de vaciados y nervios de refuerzo disenados especificamente para cada troquel y que tienen como objetivo reducir el peso del troquel pero sin que este pierda la resistencia requerida.

Pues bien, este modelo tridimensional obtenido,

aunque presente una superficie de contacto que reproduce con exactitud la geometria dimensional de la pieza que se desea obtener, en la practica no permite la fabricación de piezas, dentro de las tolerancias exigidas.

Por ello, sobre el modelo tridimensional obtenido, se aplican una serie de correcciones, basadas en el conocimiento y la experiencia de los técnicos, llegando a una geometria teórica corregida para el troquel, con la que se procede a la fabricacion y montaje del mismo.

A continuación, se comienzan a realizar pruebas de fabricación de piezas con el troquel fabricado, realizándose sucesivos ajustes sobre las zonas en las cuales las piezas obtenidas no presentan las caracteristicas requeridas debido a que la matriz y el punzón no se acoplan de la manera prevista.

Estos ajustes se realizan manualmente, y consisten en eliminar o aportar material.

Este proceso se repite una y otra vez, hasta que la pieza obtenida se ajusta a las caracteristicas de la pieza y funcionamiento requeridas, pudiendo necesitarse varios meses de trabajo hasta que el troquel permite fabricar la pieza deseada en las tolerancias requeridas.

Posteriormente, el troquel obtenido y probado en las instalaciones del fabricante de troqueles, se lleva e instala en la taquina o taquinas del cliente final que va a fabricar las piezas correspondientes, sucediendo muchas veces que este troquel que estaba perfectamente ajustado ya no produce las piezas dentro de las tolerancias requeridas.

Esta diferencia se debe a que la taquina y las

condiciones de trabajo en las instalaciones del fabricante de troqueles pueden diferir sustancialmente de las que nos encontramos en las instalaciones del fabricante final.

Para reducir el tiempo necesario para el mecanizado del troquel, se utilizan diversos métodos que permiten fundamentalmente determinar de forma rapid e intuitiva las zonas en las cuales es necesario quitar o aportar material. Asi por ejemplo, es muy comun recubrir el troquel con pinturas o resinas que permiten detectar visualmente las zonas donde el golpe de prensa es mayor o menor y, por tanto, dinde quitar o aportar material pero, en cualquier caso, requiere de una ingente cantidad de trabajo para el ajuste final del troquel.

En este sentido, es conocida la patente PCT 01/89734 en la cual se utiliza un dispositivo optic de medida de las dimensiones del troquel, cuyos datos se comparan con los datos teóricos de la pieza previamente almacenados en un ordenador, obteniéndose las desviaciones existentes en el troquel para con ellos alimentar una maquina, controlada por ordenador, que se ocupa del rectificado completo del troquel.

En la patente europea n° 0 550 390, el troquel incorpora un sensor que puede medir la presion, temperatura, vibration y desplazamiento del mismo, para determinar la desviación de estos parimetros respecto de los previstos teóricamente, permitiendo asi mejorar el modelo matemático utilizado para la obtention del troquel.

Asimismo, en la patente europea n° 0 417 311 se describe un procedimiento segun el cual se obtiene información sobre la taquina utilizada para la fabricación de las piezas, datos que son introducidos en el sistema

CAD y de acuerdo con la informacion generada por este, se fabrican los moldes por medio de un sistema CAM para finalmente montar los moldes en la taquina y efectuar la operation de mecanizado del mismo mediante el clásico procedimiento de prueba y error.

En cualquier caso, todos los procedimientos mencionados anteriormente requieren finalmente de un mecanizado del troquel, por lo que el tiempo y coste de fabricación de los mismos resulta muy elevado.

DESCRIPCION DE LA INVENCION El procedimiento que se preconiza permite la fabricación de troqueles evitando los ajustes manuales posteriores, en base a que en la modelización del troquel se tienen en cuenta todos los parámetros que influyen para que la pieza fabricada presente desviaciones frente a los valores deseados.

Para ello, se han estudiado en profundidad los sucesos que ocurren durante la fabricación de las piezas, asi como los distintos parámetros que intervienen y sus posibles efectos, discriminando aquellos que tienen realmente un efecto directo en las imperfecciones dimensionales de la pieza, asi como la forma de corregir el modelo teórico inicial del troquel.

Asi por ejemplo, se ha podido determinar que el factor fundamental que influye para que la geometria teórica del troquel no de como resultado una pieza dimensionalmente correcta, está ligado al tremendo impacto que ejerce la prensa y a las deformaciones que provoca en todos los elementos del conjunto mecánico constituido por la prensa, bancada y troquel.

Se ha observado zambien que en la deformación que sufre el troquel influyen la propia estructura del troquel, es decir, como se ha configurado este, sobre todo en lo que se refiere a la position y dimension de los nervios y vaciados previstos para aligerar el peso del troquel e igualmente la configuracion del util de la prensa o punzón e incluso la geometria y caracteristicas de la mesa o bancada sobre la que apoya la matriz del troquel.

Obviamente, zambien hay que tener en cuenta las caracteristicas y funcionamiento de la maquina, fundamentalmente en lo que se refiere a la fuerza ejercida por la misma y los puntos en que se aplica.

Por ello, el procedimiento objeto de la invention se basa en calcular las deformaciones que sufre el conjunto mecánico completo, teniendo en cuenta para ello las geometrias tridimensionales 3D, en solido, de todos los elementos del conjunto mecanico, es decir, de la prensa, bancada y troquel en lugar de considerar unicamente la geometria de la superficie de contacto del troquel y suponer que troquel y prensa no sufren deformación alguna. Ademas, se supone para el calcul que la pieza a fabricar tiene espesor 0, o lo que es lo mismo, que la matriz y el punzón se encuentran en contacto permanente.

En concreto, el procedimiento objeto de la invention está basado en las siguientes fases: -Modelización del conjunto mecánico constituido por el troquel y la prensa, a través de los datos significativos de los mismos que se describirán mas adelante.

Tratamiento de los datos geometricos y de funcionamiento de la prensa y troquel mediante el método de los elementos finitos, obteniendo un mapa con las deformaciones previstas para el troquel.

Obtencion de la geometria corregida para el troquel, a partir de los datos teóricos y del mapa de deformaciones.

-Fabricación mediante CAM de un troquel con las dimensiones corregidas.

La modelización del conjunto mecánico se realiza a partir de la geometria tridimensional completa en CAD 3D, solids, de todos los elementos del conjunto mecanico, es decir, de la prensa, bancada y troquel completo compuesto por matriz y punzon. Son de especial importancia la disposición y geometria de los nervios internos y de contorno del troquel.

Zambien se tienen en cuenta las caracteristicas de materiales del conjunto mecanico, la fuerza producida por la prensa y los datos de fijacion y apoyo de la mesa o bancada sobre la que se dispone la matriz del troquel.

Con todos estos datos, se obtiene un modelo FEM que tiene en cuenta la geometria completa de todos los elementos que constituyen el conjunto mecánico y las fuerzas y reacciones que actuan sobre el, asi como los puntos de aplicación de estas fuerzas.

No obstante, es posible utilizar hipótesis de calculo simplificadas que permiten eliminar alguno de los componentes del conjunto mecánico sustituyéndolos por los efectos que produce sobre el resto del conjunto mecanico.

Asi por ejemplo, se podrian simplificar los datos utilizados para la modelización del conjunto mecánico a los siguientes: - Geometria tridimensional de los datos teóricos previstos para la matriz del troquel, incluyendo los nervios internos y de contorno.

- Caracteristicas de materiales del conjunto constituido por la prensa y matriz.

-Distribución de fuerzas aplicadas sobre la superficie de contacto entre la matriz y el punzon.

Dates de fijacion y apoyo de la mesa sobre la que se dispone la matriz del troquel.

- Caracteristicas de materiales de la mesa de apoyo de la matriz.

Dates de funcionamiento y caracteristicas de la prensa.

Con este procedimiento se obtiene una geometria corregida para el troquel que permite obtener piezas, con una precision de décimas de milimetro, sin realizar. rectificados manuales sobre el troquel.

De esta manera, al eliminar los repetidos y sucesivos mecanizados del troquel, se reduce enormemente el tiempo y coste de obtention de los mismos.

DESGRIPCION DE LOS DIBUJOS La figura 1 representa un diagrama de flujos correspondiente a las distintas fases del procedimiento.

La figura 2 representa el mallado del conjunto mecanico, antes de la aplicación de esfuerzos.

La figura 3 representa el mallado del conjunto mecanico, una vez aplicada la fuerza de prensado, observándose claramente las deformaciones sufridas por la matriz y mesa de apoyo de la misma.

La figura 4 representa el mapa de deformaciones de la superficie de contacto de la matriz.

REALIZATION PREFERENTE DE LA INVENTION En un ejemplo de aplicación, se parte de una prensa de 1200 Tn, con una fuerza de pisado de 120 Tn y una fuerza de embutición de 500 Tn.

Una bancada con unas dimensiones de 5000x2500x650 mm y una matriz con una superficie de contacto de dimensiones maxima 1275x850 mm y un area de 0,84 m2.

Segun el procedimiento objeto de la invencion, en primer lugar se obtiene la geometria CAD 3D, en solids, de todos los elementos que componen el conjunto mecanico que se va a estudiar, realizando un mallado automatico.

A continuación, se calculan las condiciones de contorno, relativas a la bancada y a la prensa, es decir, las fuerzas y reacciones debidas a estos elementos, realizando un ensamblaje de las mallas de los elementos del conjunto mecanico en el que se definen todas las condiciones de contorno necesarias, como los apoyos, fuerzas y contactos. Este modelo FEM se representa en la figura 2.

A continuación, se introduce el modelo FEM en un sistema de calcul que obtiene las tensiones y deformaciones del conjunto mecanico, considerando que la

pieza a obtener tiene un espesor 0. Las deformaciones obtenidas se observan claramente en la figura 3.

De los resultados del calculo se obtienen los datos relativos a las deformaciones previstas en la cara de contacto entre la matriz y el punzon, es decir, lo que podriamos denominar un mapa de deformaciones en la superficie de contacto, segun se ha representado en la figura 4.

Con los datos del mapa de formaciones y la geometria teórica de la matriz y punzón se obtiene una geometria corregida para la superficie de contacto del troquel.

Estos valores que se obtienen de los calculos, pueden ser procesados posteriormente por un sistema CAM que nos permite la fabricación de la matriz y el punzón que constituye el troquel con unas dimensiones corregidas que permite la obtention de piezas sin que sea necesario realizar ajustes manuales sobre el troquel.