Накратко

Проектирането на пръстите за трансферни матрици е инженерна дисциплина, целяща създаването на крайни ефектори – лопатки, хващачи и вакуумни чашки, които преместват детайлите между станциите на матрицата. Тези компоненти служат като критичен интерфейс между високоскоростната трансферна система и обработваното изделие и директно повлияват скоростта на пресата (SPM) и надеждността на процеса. Основната цел е да се осигури детайла по време на транспортирането, без да се допуска никакво механично съприкосновение с матричните стомани.

Успешното проектиране изисква стриктно спазване на ограниченията за тегло, прецизни изчисления на кривите на съприкосновение и подходящ подбор на материали, за да се предотврати повредяването на детайлите. Чрез усвояване на деветстъпковия работен процес инженерите могат да елиминират типични неизправности като сблъсъци с матрици и падане на детайли, осигурявайки максимално време на възможност за операциите с трансферни преси.

Глава 1: Типове пръстови инструменти и критерии за избор

Изборът на правилния крайен ефектор е основното решение при проектирането на пръсти за трансферни матрици. Този избор определя сигурността на детайла по време на транспортиране и максималната постижима скорост на пресовата линия. Инженерите трябва да преценят предимствата на пасивната поддръжка спрямо активното затегняне, като вземат предвид геометрията на детайла и поведението на материала.

Лопати (пасивна поддръжка)
Лопатите са твърди, пасивни подпори, които поддържат детайла. Обикновено те са предпочитаният избор за твърди детайли, които не провисват или огъват под собственото си тегло. Тъй като разчитат на гравитацията и триенето, лопатите са механично прости, леки и издръжливи. Въпреки това, при високи ускорения или забавяния съществува риск от загуба на контрол върху детайла. Според данни от индустрията, лопатите често се изработват от стомана 1018 поради издръжливостта ѝ. Те са идеални, когато формата на детайла позволява сигурно позициониране без активно затегняне, например при дълбоко изтеглени чаши или твърди панели.

Хващалки (активно затегане)
Пневматични или механични хващалки осигуряват положителна фиксираща сила върху заготовката. Това активно затегане е от съществено значение при гъвкави части, големи панели, които провисват, или компоненти с изместен център на тежестта, които биха могли да се преобърнат от шейба. Въпреки че хващалките предлагат по-висока сигурност, те внасят „закъснение“ — времето, необходимо за задействане на челюстите, — което може да увеличи цикъла. Те също добавят тегло към преносната греда, потенциално намалявайки критичната скорост на системата. Инженерите често използват хващалки при операции за хващане по ръбовете, където контактът с повърхността трябва да бъде минимизиран.

Вакуумни и магнитни глави
За части с критична повърхност или геометрия, при която достъпът до ръбовете е ограничен, вакуумни чаши или магнитни глави предлагат решение. Вакуумните системи са особено ефективни при мостовидни преноси на големи плоски панели. Важно е да се отбележи, че стандартните вакуумни генератори с компресиран въздух обикновено създават около 10 PSI вакуум , което ефективно осигурява само две трети от максималната теоретична подемна сила. Магнитните хвататели са по-издръжлива алтернатива за феромагнитни части, но изискват надеждни механизми за освобождаване, за да преодолеят остатъчната магнетизация.

Матрица за избор

• Използвайте шепи, когато: Частите са твърди, имат естествена оформена форма за настаняване и висок SPM е приоритет.
• Използвайте хвататели, когато: Частите са гъвкави, имат нестабилни центрове на тежестта или изискват вертикално повдигане без долнa опора.
• Използвайте вакуум/магнити, когато: Работите с клас-A повърхности, при които механичният контакт може да причини драскотини, или когато няма достатъчно място по ръба.

Глава 2: Деветстъпков процес на проектиране (CAD & разположение)

Проектирането на пръстови пипалки не е импровизация; това е строг процес, който трябва да се извърши в средата на CAD, преди да бъде нарязано метално. Следването на структуриран работен поток предотвратява скъпи грешки от сблъсък и гарантира, че системата ще работи още от първия ход.

Стъпка 1: Създайте композитен макет
Започнете с нанасяне на дизайна на стъклата, преса и геометрията на релсите в един CAD монтаж. Този "композитен макет" ви позволява да проверите работния плик. Трябва да се потвърди максималното повдигане на повдигането (оси Z), затягането на вдлъбнатината (оси Y) и наклона (оси X), за да се гарантира, че системата за прехвърляне може физически да достигне точките на събиране.

Стъпка 2: Оценка на натоварването и дължината
Изчисляване на общото тегло на предложения пръстен и на частта. Сравнете това с кривите на преносна способност на преносимата система. На този етап намалете дължината на пръстите, за да намалите инерцията. По-късите ръце са по-твърди и вибрират по-малко, което позволява по-голяма точност.

Стъпка 3: Проверете Passline
Проверете височината на излитане и излитане на всички станции. В идеалния случай, линията за преминаване трябва да бъде постоянна. Ако височината на изтегляне е по-ниска от височината на падане, пръстът може да преминава и да се удари в ритъма. Ако прибирането е по-високо, частта може да бъде изпусната от височина, което води до загуба на позиция.

Стъпка 4: Изберете крайния ефект
Изберете конкретната лопата, грипър или вакуумна чаша въз основа на критериите в глава 1. Уверете се, че избраният компонент се вписва в наличното пространство на изображението.

Стъпка 5: Поставяне на сензора
Интегрирайте сензори за частично присъствие в началото на проектирането. Трябва да бъдат монтирани сензори, които да откриват частта, която е здраво закрепена в лопата или хватката. Опознаването на ръба е обичайно, но се уверете, че сензорът не става точка на смущения.

Стъпка 6: Компоненти на ръката
Изберете конструкционните тръби и регулируемите кокалчета. Използването на модулен подход "Tinkertoy" позволява регулируемост по време на изпитания. Но трябва да се уверите, че ставите са достатъчно здрави, за да издържат на G-силните на движението.

Стъпки 7-9: Проверка на намесата и финализиране
Последната и най-важната стъпка включва симулиране на целия цикъл на движение. Проверете положението на "отпадане", за да се гарантира, че пръстът се изтегля, без да удари горната кутия. Извършване на пълно симулиране на откриване на сблъсък за затягане, повдигане, прехвърляне, сваляне, разтягане и връщане. Тази цифрова проверка е единственият начин да гарантираме безпрепятствена физическа настройка.

Глава 3: Критични дизайнерски параметри: интерференции и прозрачност

Най-често срещаният начин на неизправност при прехвърляне на штампиране е сблъсък между пръстната инструментация и самата матрица. Това обикновено се случва по време на "връщането" - движението на празните пръсти, които се връщат в началното положение, докато преса се спуска.

Разбиране на кривите на интерференцията
Кривата на интерференцията картографира позицията на пръстната инструментация спрямо компонентите на затварящата решетка с течение на времето. В механичната система за прехвърляне движението се камира механично към пресовата махачка, което означава, че обратната пътека е фиксирана. В системите за сервопредаване инженерите имат гъвкавостта да програмират оптимизирани профили на движение, което потенциално позволява на пръстите да "изпъват" от пътя на спускащите се насочващи щифтове или драйвери на камери.

Цикълът на шестте движения
Проектьорите трябва да анализират разстоянията за всички шест движения: 1) затягане, 2) повдигане, 3) прехвърляне, 4) сваляне, 5) разтягане и 6) връщане. Фазите "отключване" и "връщане" са критични. Ако пръстите не се изтеглят достатъчно бързо, те ще бъдат смачкани от горната шина. Стандартно правило е да се поддържа поне 25 mm (1 инч) разстояние между пръста и всяка стомана на най-близката точка на пресичане.

Цифрови двойници и симулации
Съвременното инженерство разчита на кинематична симулация. Чрез създаване на дигитален близнак на пресата и матрицата, инженерите могат да визуализират кривите на интерференцията. Ако се открие сблъсък, дизайнът може да бъде променен чрез промяна на точката на събиране, използване на по-ниска профилна хватка или модифициране на рельефа от стомана. Този проактивен анализ е много по-евтин от поправката на счупена решетка за трансфер.

Глава 4: Избор на материали и защита на части

Изборът на материал за пръстното инструментиране влияе както на динамичните характеристики на системата, така и на качеството на готовата част. Лесното тегло е от съществено значение за операциите с висока скорост, а контактните материали трябва да бъдат избрани, за да се предотврати увреждане на повърхността.

Намаляване на теглото срещу сила
Инерцията на преносимата система ограничава максималните удари в минута (SPM). Тежките стоманени ръце увеличават натоварването на трансфера, което изисква по-бавни скорости, за да се предотвратят грешки в двигателя или прекомерни вибрации. Високопрочно алуминий (като 6061 или 7075) често се използва за структурните ръце, за да се намали масата, като същевременно се запази твърдостта. За конците на контактните точки (лопатите) стоманата осигурява необходимата устойчивост на износване.

Материали за контакт и покрития
Директният контакт между металите може да повреди повърхностите от клас А или чувствителните цинкови покрития. За да се предотврати това, инженерите използват специални контактни подложки. Найлон е издръжлив и твърд, което го прави подходящ за неекспонирани конструктивни части. За боядисани или резюмирани повърхности, където придържането е критично и сцеплението е неприемливо, предпочита се по-меки неопренови подложки. В крайни случаи, Уретан UHMW може да се използва за покриване на пръстите, като осигурява баланс между трайност и защита.

Използване на източници за прецизност и обем
При преминаване от проектиране към производство, особено за автомобилни компоненти като контролни ръце или подрамки, качеството на инструмента и партньора за штамповане е от първостепенно значение. Производството на големи обеми изисква прецизност, която съответства на намерението на дизайна. За проекти, изискващи строго спазване на стандарти като IATF 16949 и други, партньорството с специалисти като Shaoyi Metal Technology може да преодолее разликата между бързото създаване на прототипи и масовото производство, като гарантира, че сложните проекти на прехвърляне на стъкла се изпълняват с капацитет на преса от 600 тона.

Глава 5: Защита на изкуството и интегриране на сензорите

Дори най-здравият механичен дизайн изисква електронно наблюдение. Сензорите са очите на системата за прехвърляне, осигурявайки, че частите са правилно включени преди началото на прехвърлянето и правилно освободени преди затварянето на матрицата.

Видове сензори и разположение
Два основни типа сензори доминират в системите за прехвърляне: индуктивни сензори и оптични сензори. Индуктивните сензори са здрави и надеждни, но имат кратък радиус на действие (обикновено 1–5 мм). Те трябва да бъдат поставени много близо до детайла, което носи риск от повреда при неправилно зареждане. Оптичните (инфрачервени или лазерни) сензори предлагат по-голям обхват, като по този начин могат да бъдат монтирани на безопасно разстояние от зоната на удар, въпреки че могат да са чувствителни към маслен мъх и отражения.

Логика и времеви режим
Сензорната логика трябва да бъде зададена като "Наличие на детайл" за етапите на вземане и прехвърляне. Ако сензорът изгуби сигнала по време на прехвърлянето, пресата трябва незабавно да спре аварийно, за да се предотврати сблъсък от тип "двойно метално" в следващата станция. Най-добри практики препоръчват използването на сензори "в пипалата", а не "в матрицата" за проверка на прехвърлянето, тъй като това потвърждава, че детайлът действително е под контрола на системата за прехвърляне, а не просто лежи в матрицата.

Заключение: Проектиране за надеждност

Осмислянето на пръстите за преходни матрици е балансиране между скорост, сигурност и разстояние. Като системно избират подходящите крайни ефектори, следват стриктен работен процес за CAD симулация и подбират материали, които предпазват заготовката, инженерите могат да намалят високите рискове, свързани с преходно щамповка. Разликата между рентабилна високоскоростна линия и кошмар при поддръжката често се крие в геометрията на един прост шприц или логиката на един-единствен сензор.

Докато скоростите на пресите нарастват и геометриите на детайлите стават все по-сложни, зависимостта от прецизни, базирани на данни методологии за проектиране ще продължи да расте. Инженерите, които поставят кривата на препятствията на първо място и спазват физиката на преходното движение, постоянно ще осигуряват инструменти, които работят безотказно цикъл след цикъл.

Често задавани въпроси

1. Каква е разликата между 2-осеви и 3-осеви преходни системи?

Една 2-осева трансферна система премества части само в две посоки: затегане (навътре/навън) и транспортиране (ляво/дясно). Частите обикновено се плъзгат по релси или мостове между станциите. Една 3-осева система добавя вертикално повдигане (нагоре/надолу), което ѝ позволява да вдигне детайла, да го премести над препятствия в матрицата и да го постави надолу. Системите с 3 оси са по-универсални и задължителни за части с дълбока извивка или сложни геометрии, които не могат да се плъзгат.

2. Колко свободно пространство е необходимо за пръстите на трансфера?

Широко приет инженерен стандарт е да се запази минимално разстояние от 25 мм (1 инч) между инструмента на пръстите и всеки компонент на матрицата по време на целия цикъл на движение. Този резерв за безопасност отчита леки вибрации, подскоци или вариации в синхронизацията. При сервоуправлявани системи това разстояние понякога може да бъде намалено поради прецизния контрол на профила на движението, но винаги се препоръчва запазването на резерв за безопасност.

3. Защо се използват леки материали за инструментите на пръстите?

Леки материали като алуминий и въглеродно влакно се използват за намаляване на масовия момент на инерция на предавателния лост. По-ниската маса позволява на предавателната система да ускорява и забавя по-бързо, без да претоварва серво моторите или механичните задвижвания. Това директно води до по-висок брой ходове в минута (SPM) и увеличена производствена мощност.