Conformado en frío de cápsulas Nespreso

UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES

FACULTAD DE INGENIERÍA

67.27 - Tecnología Mecánica II Profesor Titular:

Ing. Sergio Laguzzi

Docentes de TP:

Ing. Luis Coro Ing. Fernando Andretta Juan M Torroglosa

TRABAJO PRÁCTICO Nº 2 Conformado en frío Levi, Hernan

93.672

1º Cuatrimestre de 2015

---------------------------------------------------Jefe de TP – Firma y fecha

Trabajo Práctico N2 – Estampado en Frío

67.27 Tecnología Mecánica II

Estampado de cápsulas Nespresso. El objetivo de este trabajo es el diseño de la fabricación de una cápsula compatible con las máquinas de café Nespresso. Se utilizará un método convencional por deformación en frío en matrices progresivas. La cápsula, luego de su fabricación deberá ser rellenada, tapada y sellada mediante un proceso de grafado, por lo que se deberá dejar una solapa extra destinada a tal fin. La cápsula deberá ser agujereada por la máquina en su uso por lo que se tiene especial cuidado en el espesor y resistencia del material: el material original es un aluminio de 0.1mm de espesor recubierto de una pintura epoxi de 0.01mm1.

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Laboratorio de Metrología de Mitutoyo

2 Hernan Levi, 93672

Trabajo Práctico N2 – Estampado en Frío

67.27 Tecnología Mecánica II

Las piezas deben permanecer unidas al fleje hasta el momento en el que se cortan en la última estación de la matriz, se realizan cortes periféricos para sostener las piezas en su lugar sin modificar el paso del fleje (distancia entre pieza y pieza) a medida que estas se deforman. Por el espesor de la chapa, 0.1mm, se diseñará un corte periférico de Tipo A, para chapas de hasta 1mm de espesor. Se debe tener especial cuidado en la resistencia del fleje para mantener las piezas en el lugar que debe estar, siendo un fleje de bajo espesor se tendrá que aumentar la superficie de los soportes, por esa razón se diseñan 3 soportes triangulares entre piezas que podrán variar su superficie de contacto modificando la profundidad del corte tangencial que se proyecta. Se proyecta un sistema de variación de profundidad de corte y embutido independiente para cada etapa de la matriz progresiva. Para el diseño del fleje, se utilizó un empaquetamiento hexagonal de círculos sobre un plano, maximizando la superficie útil del material. La superficie restante entre los círculos funciona como soporte para las piezas, que deben mantener una distancia constante de un paso entre una pieza y la siguiente, por lo tanto, estas superficies pueden rotar a fin de aumentar su longitud mientras las piezas van disminuyendo su diámetro (por características del proceso de embutido) dejando un paso constante. Material de partida El material de partida es un fleje de aluminio de espesor 0.1mm y 150mm de espesor. Forvianca provee aluminio para embutidos medios y profundos, con bajo espesor, tolerancias estrictas y durezas especiales a pedido. Este proceso depende en gran medida de las propiedades del material de partida, por lo que se tendrá que realizar ensayos de proceso hasta conocer las propiedades ideales. 2

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http://www.forvianca.com.ar/

3 Hernan Levi, 93672

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67.27 Tecnología Mecánica II Procesos y operaciones El proceso consiste en 4 estaciones, la longitud total necesaria es inferior a 500mm y el fleje ingresa con un ancho de 150mm. Se desprenden 3 piezas por bajada de la prensa. A. Una cuchilla marca paso corta los extremos del fleje dejándolo de menos de 132mm para poder avanzar por la matriz. Por la delgadez del material se decide proyectar 2 marca pasos, de manera que se equilibren los esfuerzos que realizan y no aparezcan tensiones en la placa. 4 punzones realizan los agujeros que servirán de guía para el proceso, también son vitales para el sistema de sujeción de las piezas al fleje. B. 3 guillotinas semi-circulares realizan el corte parcial de las piezas, sujetas todavía al fleje de manera que mantiene su paso constante. Se regula la altura de cada guillotina individualmente a través de un sistema de variación de espesor de la matriz, mediante planos inclinados y una rosca. C. Se realizan 3 embutidos profundos que le dan la forma final a la pieza. D. 3 punzones cortan las piezas finales, disponiéndolas apiladas bajo la prensa. El resto del fleje se corta y almacena para venderlo como chatarra.

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Trabajo Práctico N2 – Estampado en Frío

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Selección de máquinas Para la fabricación de esta pieza se selecciona una prensa excéntrica de volante directo para flejes por Segura Llunell SA, modelo PE-30-N, de 30 toneladas. Se verifica que la matriz entre en la mesa a lo largo y a lo ancho.3

La prensa se deberá conectar a un sistema alimentador de rollos, consiste en un alimentador neumático de flejes, que mediante mordazas van tirando y desplazando hacia la matriz el fleje que estará dispuesto en una devanadora. Se seleccionan de Segura Llunell SA, la misma marca que la prensa, Devanadora de fleje DVM-2D4 y un Alimentador Automático AN 10.065. El avance del alimentador está garantizado por medio de válvulas neumáticas con las cuales mordazas fijas y móviles en la siguiente secuencia: -

Cierre de mordaza móvil / Apertura de la fija Avance de la mordaza móvil Cierre de mordaza fija / Apertura de la móvil Retorno de la mordaza móvil

Devanadora Para Fleje DVM-2

Alimentador Neumático AN10

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http://segurallunell.es/products/prensa-excentrica/ http://segurallunell.es/products/dvm-1/ 5 http://segurallunell.es/products/alimentador-neumatico-de-fleje-an-10/ 4

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Corte de la matriz – Estación C

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Tornillo Allen para sujetar las placas Sujetador a la prensa Espina para posicionamiento Tornillo de planos inclinados para variación de altura Columna guía con bolillas en jaula de ardilla Porta fleje Resortes para retroacción del prensa chapas Punzón de embutido postizo Sufridera Porta matriz inferior Matriz de embutido postiza Porta matriz superior Sufridera Planos inclinados Base

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Caracteristicas del herramental La base se fabricará de acero SAE 1010 con las columnas guía templada de acero SAE8620. Sobre la base se ubican 2 planos inclinados, vinculados entre sí a través de un tornillo que permite desplazarlos y así variar la altura del conjunto. A continuación se coloca la sufridera que deberá resistir los golpes de los punzones que actúan, tanto los planos inclinados como esta serán de acero SAE 1045. La espina deberá estar templada y con tolerancia muy fina para posicionar la matriz sin juegos posibles, mientras que un tornillo Allen mantiene todas las placas juntas y estancas. El prensa chapa se fabricará de acero SAE 1045 y sus resortes se elegirán de acuerdo a la presión ideal necesaria en el mismo. Deberá prensar el fleje contra el portamatriz inferior cuando se realicen los punzonados y embutidos. El portamatriz inferior y la sufridera también serán de SAE 1045 sobre una base de SAE 1010. Se dejarán agujeros para postizos de manera que puedan reemplazarse las partes y no tener que maquinar toda la matriz cada vez que se desafila. Costos Se obtiene por publicaciones en Mercado Libre, que el precio del aluminio es de aproximadamente $85/kg, se estima que su rendimiento para un espesor de 0.1mm es de 76m/kg, por lo que se obtendría un precio de $1.10/m, con un paso de 40mm y 3 piezas por paso, se calcula que el costo por pieza de material es de $0.014/pieza. La prensa excéntrica puede funcionar a 120 golpes por minuto, estimando un rendimiento general total de 0.50 se calculará con una velocidad de 60 golpes por minuto, cada golpe genera 3 piezas, 270 piezas/minuto, 16200 piezas/hora. La hora de un operador en el rubro aluminio se estima en $45/hora y se calcula que 2 operadores podría llevar adelante el proceso. Se estima un costo de operario de $0.009/pieza. A este proceso se le deberá luego agregar el relleno de café, pegarle una tapa de papel de aluminio y realizarle un grafado para asegurar la hermeticidad del contenido. Requiriendo de 2 procesos y maquinarias más para alcanzar el producto terminado. El kilo de café cuesta $300, cada cápsula contiene 5gr, costando $1.5/pieza. Sumándole $2/pieza para amortización de la maquinaria, y estimando que los procesos de rellenado son igual de rápidos y demandantes que el de conformado en frío, se estima que se puede fabricar la pieza final por $3.54. El precio de mercado es de $10. 6

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https://www.nespresso.com/ar/es/Order-Capsules

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