Guía
¿Qué reglas de diseño para estampado bajan el costo del troquel y los rechazos?
El diseño para estampado es el conjunto de reglas de geometría que hace que una pieza de lámina se pueda cortar, perforar y doblar en el menor número de estaciones del troquel, con barrenos redondos, dobleces sin grietas y cotas que la prensa repite golpe tras golpe. Las reglas que más pesan son cinco: tamaño del barreno contra el espesor, distancia de barreno a orilla, distancia de barreno a doblez, radio interior con su alivio y lado de la rebaba, más tolerancias que respeten lo que el proceso puede repetir.
Por Equipo de ingeniería de Saola Manufacturing · Publicado · Actualizado
Esta guía es para ingenieros de diseño, de manufactura y de calidad, y para compradores, que recibieron una cotización de troquel más cara de lo esperado o que reciben lotes de piezas estampadas con barrenos ovalados, dobleces agrietados o cotas que bailan entre lotes. En la mayoría de esos casos el problema no está en la prensa, sino en tres o cuatro rasgos del plano que obligan a agregar estaciones, levas u operaciones secundarias. Aquí está cómo reconocerlos, cómo revisar un plano antes de liberar el herramental, qué cambiar sin perder la función y qué escribir para que el proveedor no tenga que adivinar.
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Datos clave
- La norma alemana de tolerancias generales para piezas estampadas de acero fija cuatro niveles de precisión (f, m, g y sg) y hace depender las tolerancias del rango de espesor de la lámina, no solo de la longitud de la cota (DIN 6930-2:2011, DIN, 2011)
- La norma internacional de tolerancias generales incluye en su alcance las piezas formadas a partir de lámina, así que una nota «ISO 2768-m» es válida en un plano de estampado (ISO 2768-1:1989, ISO, 1989)
- El manual de la autoridad aeronáutica de EE. UU. define la línea de tangencia del doblez y recomienda barrenos de alivio donde se cruzan dos dobleces para evitar desgarres (FAA-H-8083-31A, Federal Aviation Administration, 2018)
- La dirección y el tamaño permitido de una rebaba se indican en el plano con el símbolo de orilla de la norma de orillas de forma no definida (ISO 13715:2017, ISO, 2017)
- En Saola Manufacturing el estampado se coordina con fábricas asociadas, y la ubicación de producción se indica en cada cotización. El fresado y el torneado CNC se hacen en nuestra planta asociada principal en Vietnam.
¿Cómo se reconoce que el costo o los rechazos vienen del diseño y no de la prensa?
Si la cotización del troquel trae más estaciones de las que usted esperaba, o si los defectos aparecen siempre en el mismo rasgo de la pieza y en todos los lotes, el origen casi siempre es el diseño. Un problema de prensa o de mantenimiento del troquel da defectos que cambian con el tiempo; un problema de diseño da el mismo defecto desde la primera muestra.
Los síntomas que más se ven en piezas estampadas son estos. Un barreno junto a un doblez sale ovalado o desplazado hacia el doblez. La esquina donde se encuentran dos pestañas se desgarra o se arruga. La cara exterior de un doblez muestra grietas finas, sobre todo en aluminio templado o en acero inoxidable. Las cotas entre barrenos que están en caras distintas de la pieza varían de un lote a otro aunque las de la misma cara salgan bien. Y la pieza llega con rebaba en la cara que asienta contra otra pieza, así que el ensamble no cierra o corta el empaque.
En la cotización, la señal es distinta: el proveedor propone una estación de perforado después del doblez, una leva para perforar una pestaña, una estación de reacuñado para cerrar un ángulo, una operación de aplanado o un rebabeo manual. Cada una de esas operaciones existe para compensar un rasgo del plano. A veces el rasgo es necesario y el costo se justifica; muchas veces el rasgo fue una costumbre del dibujante y se puede cambiar sin tocar la función.
¿Qué rasgos del plano agregan estaciones al troquel o provocan rechazos?
En orden de frecuencia: barrenos demasiado cerca de un doblez, tolerancias cerradas entre caras separadas por un doblez, radios interiores demasiado chicos para el material, esquinas sin alivio, barrenos o ranuras más angostos que el espesor y notas de rebaba o de planicidad que no se pueden medir.
El barreno cerca del doblez encabeza la lista porque es el error más fácil de cometer en el modelo 3D: la pestaña tiene espacio y el barreno cabe, pero el metal que se estira y se comprime al doblar arrastra la orilla del barreno. Para que el barreno salga redondo, el troquel tiene que perforarlo después de doblar, y eso significa otra estación o una leva lateral.
La tolerancia cruzada es el segundo caso. Una cota entre un barreno de la base y otro de la pestaña suma la variación del corte, la del ángulo de doblez y la del espesor de la lámina. Si el plano le pide a esa cota lo mismo que a una cota sobre una sola cara plana, el proveedor tiene que agregar reacuñado, calibración o perforado después del formado. La guía de tolerancia de posición explica cómo referir esos barrenos a un dato en la misma cara.
Le siguen el radio interior demasiado chico (o la famosa «esquina viva» en el doblez), que agrieta la cara exterior, sobre todo cuando el doblez corre paralelo a la dirección de laminado (la circular AC 43.13-1B de la FAA recomienda, para aluminio, líneas de doblez de preferencia a 90 grados del grano y un radio mínimo que crece con el espesor y con la dureza del temple); las esquinas con dos dobleces y sin alivio, que desgarran; los barrenos chicos en lámina gruesa o dura, que rompen punzones; y las notas generales como «eliminar todas las rebabas» o una planicidad cerrada en toda la pieza, que obligan a operaciones secundarias aunque la función no las necesite.
¿Cómo se revisa un plano para encontrar esos rasgos antes de construir el troquel?
Exprese cada distancia crítica en múltiplos del espesor de la lámina (t) y compárela con las reglas típicas de la tabla. Todo rasgo que quede por debajo de la regla es candidato a una estación extra, a una operación secundaria o a un rechazo, y conviene resolverlo antes de liberar el herramental.
La revisión toma poco tiempo si se hace en orden: primero el material y su temple, porque de ellos depende el radio; luego el radio interior de cada doblez; después las distancias de cada barreno a la orilla, a otros barrenos y a la línea de tangencia del doblez; luego las esquinas y los alivios; y al final las tolerancias y las notas. Mida las distancias al doblez desde la línea de tangencia, que es donde la lámina deja de ser plana; si su plano acota desde la cara interior de la pestaña, súmele el radio interior. El manual de la FAA describe esa geometría y el retroceso (setback) de un doblez en su capítulo de trazo y formado.
Si la pieza ya existe y está dando problemas, haga la misma revisión con piezas reales: mida el ovalamiento de los barrenos cercanos a dobleces, revise con lupa la cara exterior de cada doblez, identifique en qué cara queda la rebaba y compare las cotas de una cara con las cotas que cruzan un doblez. Pida también al proveedor el desarrollo de la tira (strip layout) del troquel progresivo: ahí se ve cuántas estaciones tiene y para qué sirve cada una, y casi siempre aparece la estación que existe solo por un rasgo del plano.
Con la tira en la mano, la revisión de costo se puede hacer en cuatro pasos:
- Numere las estaciones y escriba junto a cada una qué rasgo de la pieza produce: perforado, recorte, doblez, reacuñado, aplanado o perforado con leva.
- Marque las estaciones que no forman la geometría básica de la pieza, es decir, las que existen para perforar después de doblar, cerrar un ángulo, aplanar o rebabear.
- Para cada estación marcada, ubique en el plano la cota, la tolerancia o la nota que la obliga, y compárela con la regla de la tabla.
- Decida con la persona dueña de la función: si el rasgo puede moverse, alargarse en ranura o tolerarse más, pida la cotización de la versión modificada junto a la original para ver la diferencia en el herramental.
Un cálculo rápido con las reglas típicas de la industria sirve como referencia. En lámina de acero rolado en frío de 1.5 mm doblada con radio interior igual al espesor (R = 1.5 mm), la regla típica de 2t desde la línea de tangencia pide que la orilla del barreno quede a 3 mm de esa línea, es decir, a 4.5 mm de la cara interior de la pestaña; con la regla conservadora de 2.5t + R serían 5.25 mm. Con esas mismas reglas típicas, si el plano pone la orilla del barreno a 3 mm de la cara interior, el barreno está dentro de la zona que deforma el doblez y lo más probable es que salga ovalado o que la cotización traiga una estación de perforado posterior.
| Rasgo | Regla típica | Qué pasa si no se cumple | Qué agrega al troquel o al proceso |
|---|---|---|---|
| Diámetro de barreno punzonado | 1t o más en acero bajo carbono y latón; 1.5t a 2t en inoxidable y aceros de alta resistencia | El punzón se flexiona o se rompe; el barreno sale cónico | Punzón guiado especial, o barreno taladrado o cortado con láser después |
| Barreno a orilla de la pieza | 1.5t a 2t, medido de orilla a orilla | La orilla se abomba o se desgarra al perforar | Sección de matriz delgada que se desgasta y se rompe |
| Barreno a barreno | 2t o más entre orillas | El puente entre barrenos se deforma | Punzones repartidos en estaciones distintas |
| Barreno a doblez | 2t desde la línea de tangencia (2t + R desde la cara interior); 2.5t + R es el valor conservador | Barreno ovalado o desplazado hacia el doblez | Estación de perforado después del doblez o leva lateral |
| Radio interior de doblez (R) | 1t en acero bajo carbono; mayor en inoxidable; en aluminio 6061-T6, de 0 a 1t en lámina de 0.016 in (0.4 mm) hasta 3t a 4t en 0.258 in (6.5 mm) | Grietas en la cara exterior del doblez | Cambio de temple, recocido o estación de reacuñado |
| Longitud de pestaña | Del orden de 2.5t + R o más; el mínimo real depende de la matriz de doblez | La pestaña no asienta en la matriz y el ángulo varía | Pestaña larga que se recorta después del doblez |
| Alivio de doblez en esquinas | Ancho de 1t o más; profundidad de R + t más allá de la línea de doblez | Desgarre o arruga en la esquina | Corte adicional o rechazo por grieta |
| Ranuras y lengüetas angostas | Ancho de 1.5t o más; largo de hasta 5 veces el ancho | Punzón frágil; lengüeta torcida | Mantenimiento frecuente del punzón |
| Esquinas del contorno | Radio de 0.5t o más en esquinas interiores y exteriores | Desgaste rápido de la matriz; grietas que nacen en la esquina | Afilado más frecuente del troquel |
| Rebaba | Indicar la cara donde se permite y una altura máxima medible | Rebaba en la cara de asiento o en la zona de manejo | Rebabeo en tambor o manual que nadie cotizó |
¿Cómo se corrige cada rasgo sin perder la función de la pieza?
Pregunte primero para qué sirve el rasgo: si es un barreno de paso para tornillo, se puede mover, alargar en ranura o tolerar más; si localiza la pieza o recibe un perno, conviene pagar la estación que lo perfora después del doblez. La tabla compara el plano que encarece con el plano que se estampa sin operaciones extra.
Casi todos los cambios caben en tres familias: mover el rasgo fuera de la zona que deforma el doblez, cambiar la referencia de la cota para que no cruce el doblez, o abrir la tolerancia donde la función no la necesita. Cuando ninguna de las tres es posible, el costo extra es legítimo, y lo sano es verlo en la cotización y no descubrirlo en la inspección de recibo.
| Situación | Antes: lo que encarece | Después: lo que se estampa sin extras | Qué cambia en el troquel |
|---|---|---|---|
| Barreno de paso pegado al doblez | Barreno redondo dentro de la zona de deformación, con posición cerrada | Barreno movido fuera de la zona, o ranura alargada en dirección del doblez | Se elimina la estación de perforado posterior |
| Barreno de localización en la pestaña | Posición acotada desde un barreno de la base, cruzando el doblez | Perforado después del doblez, pedido a propósito, con dato en la misma pestaña | El costo extra se cotiza desde el inicio y no aparece como rechazo |
| Esquina con dos pestañas | Esquina cerrada sin alivio | Alivio redondo o rectangular en la esquina | Sin desgarre y sin corte adicional |
| Doblez en aluminio templado o inoxidable | Radio interior cero o «esquina viva» | Radio según material y temple, y doblez perpendicular al laminado | Sin grietas ni estación de reacuñado |
| Barrenos chicos en lámina gruesa | Diámetro menor que el espesor | Diámetro de al menos el espesor, o barreno maquinado después si es funcional | El punzón deja de romperse |
| Planicidad | Planicidad cerrada sobre toda la pieza | Planicidad solo en la cara funcional, con condición de sujeción indicada | Se evita la estación de aplanado |
| Rebaba | «Eliminar todas las rebabas» | Cara permitida para la rebaba y altura máxima | Se orienta el troquel y no hay rebabeo manual |
Un ejemplo práctico: una ménsula de acero rolado en frío con un barreno de paso en la pestaña, acotado desde un barreno de la base con la misma tolerancia que las cotas de la base. Al cambiar el barreno a ranura en dirección del doblez y referirlo a la cara interior de la pestaña, la pieza sigue ensamblando igual y el troquel ya no necesita perforar después de doblar. La guía de tolerancias generales ISO 2768 ayuda a elegir la clase que corresponde a las cotas que no son funcionales.
¿Qué debe escribir en el plano, la solicitud de cotización y la orden de compra?
En el plano: material y temple con su norma, espesor en milímetros, radio interior de cada doblez, tolerancia general nombrada una sola vez, datos de referencia en la cara funcional, cara permitida para la rebaba y planicidad solo donde importa. En la solicitud de cotización: volumen anual y si acepta cambios de diseño sugeridos por el proveedor.
Una nota general que no se presta a dos lecturas podría decir: «Tolerancias generales según DIN 6930-2, nivel m, salvo indicación. Radios interiores no acotados iguales al espesor. Rebaba permitida solo en la cara B, altura máxima según indicación de orilla ISO 13715. Dirección de laminado perpendicular a los dobleces marcados.» Tome en cuenta que DIN 6930-2 cubre piezas de acero; para latón, cobre o aluminio, escriba las tolerancias directamente o acuerde por escrito que se aplica por analogía. Si su empresa usa planos ASME, la nota de tolerancias va en el bloque de títulos y la rebaba se indica con una nota y una flecha a la cara, como explica la guía de rebabeo y chaflanes.
En la solicitud de cotización, además del plano y el modelo 3D, diga el volumen anual estimado, porque de él depende si conviene troquel progresivo, troquel de una operación o corte láser con plegadora, y pida que el proveedor señale los rasgos que le agregan estaciones. En la orden de compra, pida que cualquier cambio de diseño propuesto se apruebe por escrito antes de construir el herramental, y que el reporte de primer artículo incluya las cotas que cruzan dobleces y la cara de la rebaba. La guía de interpretación de planos mecánicos muestra dónde va cada nota.
¿Quién hace qué en un pedido de piezas estampadas con Saola Manufacturing?
Las piezas estampadas se producen con fábricas asociadas que coordinamos, y la ubicación de producción y el origen se indican en cada cotización. El maquinado CNC de las piezas que acompañan al ensamble se hace en nuestra planta asociada principal.
El estampado, incluido el diseño y la construcción del troquel, se encarga a fábricas asociadas; esas fábricas no se nombran y no necesariamente están en Vietnam. Los acabados superficiales de la pieza estampada, como el zincado o la pintura en polvo, también se coordinan con fábricas asociadas. Los bujes, separadores y bloques maquinados que se montan en la pieza de lámina salen de la planta de fresado CNC o de torneado CNC.
Al cotizar, el plano se revisa con estas reglas junto con la fábrica asociada que diseñaría el troquel. Si un rasgo obliga a una estación extra, lo señalamos en la cotización con la alternativa que lo evita, y usted decide si cambia el plano o paga la operación. Si ya tiene piezas con barrenos ovalados, dobleces agrietados o rebaba del lado equivocado, mande el plano, fotos y las mediciones; con eso se puede ver qué rasgo lo provoca y qué corregir antes del siguiente lote.
Preguntas frecuentes
¿Conviene un troquel progresivo o corte láser con plegadora?
Depende del volumen y de la vida del producto. El troquel progresivo cuesta más de entrada y baja el precio por pieza; el láser con plegadora casi no lleva herramental, pero cada pieza cuesta más. Con el volumen anual en la solicitud, el proveedor puede cotizar las dos rutas para compararlas.
¿Puedo pedir tolerancias de maquinado en una pieza estampada?
En cotas sobre una misma cara plana, a veces sí; en cotas que cruzan un doblez, rara vez sin operaciones extra. Si un barreno necesita esa precisión, puede perforarse después del doblez o maquinarse después del formado, y conviene decirlo desde la cotización.
¿Qué tolerancia general pongo en un plano de estampado?
Para acero, DIN 6930-2 está hecha para piezas estampadas y considera el espesor. ISO 2768-1 también es válida para piezas de lámina. Nombre una sola norma y una sola clase en el cuadro de títulos y ponga tolerancias propias solo en las cotas funcionales.
¿Por qué el proveedor pide aumentar el radio de doblez?
Porque con el radio del plano la cara exterior se agrieta en ese material o temple, sobre todo si el doblez corre paralelo a la dirección de laminado. Al aceptar un radio mayor, revise que los barrenos cercanos sigan fuera de la zona de deformación, porque la línea de tangencia se mueve.
¿Cambiar el plano después de construir el troquel sale caro?
Normalmente sí: mover un barreno o cambiar un radio puede requerir punzones, matrices o estaciones nuevas. Por eso la revisión de diseño para estampado se hace antes de liberar el herramental, y los cambios propuestos se aprueban por escrito.
Fuentes
- Aviation Maintenance Technician Handbook, Airframe, Volume 1 (FAA-H-8083-31A), capítulo 4, secciones de trazo y formado de lámina: línea de tangencia, retroceso y barrenos de alivio, Federal Aviation Administration, 2018
- Advisory Circular AC 43.13-1B, Acceptable Methods, Techniques, and Practices, párrafo 4-55 y tabla 4-6 de radios recomendados para dobleces de 90 grados en aluminio, Federal Aviation Administration, 1998
- ASME Y14.5-2018, Dimensioning and Tolerancing, ASME, 2018
- DIN 6930-2:2011-10, Stamped steel parts, Part 2: General tolerances, DIN, 2011
- DIN 6935:2011-10, Cold bending of flat rolled steel, DIN, 2011
- ISO 2768-1:1989, General tolerances, Part 1: Tolerances for linear and angular dimensions without individual tolerance indications, ISO, 1989
- ISO 13715:2017, Technical product documentation, Edges of undefined shape, Indication and dimensioning, ISO, 2017
- ASTM E290-22, Standard Test Methods for Bend Testing of Material for Ductility, ASTM International, 2022