trabajo

VI Congreso Internacional de Ingeniería Mecánica
y IV de Ingeniería Mecatrónica
IV Congreso Internacional de Materiales, Energía y Medio Ambiente
Bogotá, Colombia.
2, 3 y 4 de mayo del 2013

Análisis mediante elementos finitos de los frenos de conformado en la
fabricación de una pieza automotriz
Jose F. Diaz C. *, Nicolas Camacho L. †, R Rodriguez-Baracaldo.‡,

Universidad Nacional deColombia,
* jofdiazca@unal.edu.co
† ncamachol@unal.edu.co
‡rodriguezba@unal.edu.co

RESUMEN
Históricamente los primeros intentos de modelar el proceso de embutido mediante elementos
finitos estaban basados en modelos rígidos-plásticos, donde la deformación elástica es
despreciada [1]. Los modelos de elementos finitos de herramentales de estampado pocas veces
incluyen los frenos, debido aque se requiere una malla muy refinada para su simulación
ocasionando grandes tiempos de simulación, en su lugar muchos modelos equivalentes han sido
desarrollados para que simulen las fuerzas de retención sin la necesidad de modelar la geometría
del freno con exactitud [2-5]. Varios modelos analíticos ya han sido desarrollados para determinar
las fuerzas de retención ejercidas por el freno apartir de la geometría del mismo [6-9]. Estos
modelos asumen un material elástico-plástico e isotrópico pero no consideran la geometría de la
pieza a obtener, lo cual afecta dichos cálculos.
Los resultados de la simulación de los frenos en los procesos de conformado de chapa metálica,
revelan la importancia de su estudio, dado que para este experimento fue importante comprender
como esafectado el proceso de conformación de la pieza automotriz en los resultados de
deformación plástica y adelgazamiento, donde los mejores resultados de simulación, fueron
obtenidos por los drawbeads de diámetro de 12.7mm
Palabras Clave: deformación plástica (plastic deformation), formado de chapa metálica (sheet
metal forming), frenos de estampado (drawbeads).
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Palabras Clave: deformaciónplástica (plastic deformation), formado de chapa metálica (sheet
metal forming), frenos de estampado (drawbeads).

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1. INTRODUCCIÓN
Los drawbeads son cordones de varilla que se ubican dentro prensa chapa y la matriz ver figura 1 y
2. estos drawbeads sirven para crear un esfuerzo de retención del blanco [3], antes de ser
conformada la geometría de la pieza, con el objetivo de controlar lafluencia del material, en el
instante que se esta conformando la pieza dentro de la matriz.
Los dibujos de los drawbeads utilizados frecuentemente en los elementos finitos son los circulares,
en los procesos de conformación de chapa, los cuales dieron el inicio para continuar con los
drawbeads cuadrados y de escalón los cuales se analizan de forma diferente, para estos tipos de
drawbeads son usadosmodelos matemáticos obtenidos de la teoría de flexión y la ecuación correa
polea. En el caso del análisis de la pieza automotriz de este trabajo se le aplicaron tres tipos de
drawbeads circulares de diferentes diámetros, donde se utilizaron los elementos finitos.
La simulación numérica por elementos finitos es el mejor método para estudiar el proceso de
formación de la pieza automotrizevaluada debido a su operación viable y de bajo costo [4]. En la
actualidad el método de los elementos finitos es el método comparativo preciso para simular y
estudiar el control eficiente del proceso de conformado de chapa metálica. Para el análisis de la
pieza automotriz se utiliza el programa ANSYS (ED FEM), se utiliza como una herramienta para
simular el proceso de conformado entre otros, con elfin de investigar el efecto de la fuerza de
pisado del blanco y algunas variables geométricas.
En el troquel de la pieza automotriz se analizo una característica geométrica. Este es el diametro
de drawbeads. donde este diámetro fue variado en tres medidas diferentes, para estudiar la
influencia de los drawbeads en la conformacion de la pieza automotriz. El material simulado por
FEM es un...