TL;DR

El disseny del dit de la matriu de transferència és la disciplina d'enginyeria que consisteix a crear els efectuadors finals —pales, pinces i ventoses— que transporten les peces entre les estacions de la matriu. Aquests components actuen com a interfície crítica entre el sistema de transferència d'alta velocitat i la peça treballada, influent directament en la velocitat de la premsa (SPM) i en la fiabilitat del procés. L'objectiu principal és assegurar fermament la peça durant el transport, alhora que no interfereix en cap moment amb els acers de la matriu.

Un disseny exitós exigeix una adhesió estricta als límits de pes, càlculs precisos de corbes d'interferència i una selecció adequada de materials per evitar marques a les peces. Dominant el flux de treball de disseny en nou passos, els enginyers poden eliminar modes habituals de fallada com col·lisions de matrius o caigudes de peces, assegurant un temps d'activitat màxim en les operacions de premsa de transferència.

Capítol 1: Tipus d'utillatges de dit i criteris de selecció

La selecció de l'òrgan terminal correcte és la decisió fonamental en el disseny dels dits de matriu de transferència. Aquesta elecció determina la seguretat de la peça durant el transport i la velocitat màxima assolible de la línia de premsa. Els enginyers han de sospesar els avantatges del suport passiu respecte al subjectador actiu, segons la geometria de la peça i el comportament del material.

Pales (suport passiu)
Les pales són suports rígids i passius que recolzen la peça. Normalment són l'opció preferida per a peces rígides que no pengen ni es flexen pel seu propi pes. Com que depenen de la gravetat i la fricció, les pales són mecànicament simples, lleugeres i duradores. Tanmateix, hi ha risc de perdre el control de la peça en acceleracions o desacceleracions elevades. Segons dades del sector, les pales sovint es fabriquen en acer 1018 per a una major durabilitat. Són ideals quan la forma de la peça permet un encaix segur sense necessitat de subjectar activament, com ara amb copes estirades en profunditat o panells rígids.

Pinces (Fixació activa)
Les pinces pneumàtiques o mecàniques proporcionen una força de bloqueig positiu sobre la peça. Aquesta fixació activa és essencial per a peces flexibles, panells grans que es corben o components amb un centre de gravetat desplaçat que podrien caure d'una pala. Tot i que les pinces ofereixen una seguretat superior, introdueixen una "latència" —el temps necessari per accionar les mandíbules—, cosa que pot augmentar el temps de cicle. També afegeixen pes a la barra de transferència, reduint potencialment la velocitat crítica del sistema. Sovint, els enginyers utilitzen pinces en operacions de manipulació de vores on cal minimitzar el contacte amb la superfície.

Capçals de buit i magnètics
Per a peces sensibles a la superfície o geometries on l'accés a les vores està restringit, els ventoses o capçals magnètics ofereixen una solució. Els sistemes de buit són especialment efectius en transferències tipus pont que aixequen grans panells plans. És important tenir en compte que els generadors de buit estàndard d'aire comprimit produeixen aproximadament 10 PSI de buit , proporcionant efectivament només dos terços de l'elevació teòrica màxima. Els imants són alternatives robustes per a peces ferroses, però requereixen mecanismes de liberació fiables per superar el magnetisme residual.

Matriu de selecció

• Utilitzeu pales quan: Les peces són rígides, tenen una forma d'encastament natural i l'alta SPM és la prioritat.
• Utilitzeu pinces quan: Les peces són flexibles, tenen centres de gravetat inestables o requereixen elevació vertical sense suport inferior.
• Utilitzeu buit/imants quan: Manipuleu superfícies de classe A on el contacte mecànic podria causar ratllades, o quan no hi ha espai lateral disponible.

Capítol 2: El procés de disseny en 9 passos (CAD i distribució)

Dissenyar les pinces no és improvisar; és un procés rigorós que s'ha de dur a terme en l'entorn CAD abans de tallar cap metall. Seguir un flux de treball estructurat evita errors de col·lisió costosos i assegura que el sistema funcioni des del primer moviment.

Pas 1: Crear la distribució composta
Comenceu superposant el disseny del motlle, el suport de la premsa i la geometria del rail de transferència en un únic conjunt CAD. Aquesta "distribució composta" us permet verificar l'espai de treball. Heu de confirmar la cursa màxima de llevat (eix Z), la cursa de pinçament (eix Y) i el pitch (eix X) per assegurar que el sistema de transferència pugui arribar físicament als punts de presa.

Pas 2: Estimar càrrega i longitud
Calculeu el pes total del conjunt proposat dels braços manipuladors i de la peça. Compareu aquest valor amb les corbes de capacitat de càrrega del sistema de transferència. En aquesta fase, minimitzeu la longitud dels braços dels dedos per reduir la inèrcia. Els braços més curts són més rígids i vibren menys, cosa que permet una major precisió.

Pas 3: Verificar la línia de pas
Verifiqueu les alçades de presa i alliberament en totes les estacions. Idealment, la línia de pas hauria de ser constant. Si l'alçada de presa és inferior a l'alçada d'alliberament, el dit podria sobrepasar i xocar contra el motlle. Si la presa és més alta, la peça podria caure des d'una certa alçada, provocant una pèrdua de posició.

Pas 4: Trieu l'òrgan terminal
Seleccioneu la pala, pinça o ventosa específiques segons els criteris del capítol 1. Assegureu-vos que el component seleccionat encaixi dins de l'espai disponible del motlle.

Pas 5: Col·locació dels sensors
Integreu sensors de presència de peça al principi del disseny. Els sensors haurien d'estar muntats per detectar fermament la peça asseguda a la pala o pinça. La detecció de vores és habitual, però assegureu-vos que el suport del sensor no es converteixi en un punt d'interferència.

Pas 6: Components del braç
Seleccioneu els tubs estructurals i els nusos ajustables. Utilitzar un enfocament modular del tipus "Tinkertoy" permet l'ajustabilitat durant la prova. Tanmateix, assegureu-vos que les unions siguin prou robustes per suportar les forces G del moviment de transferència.

Passos 7-9: Comprovacions d'interferències i finalització
Els passos finals i més crítics consisteixen a simular el cicle complet de moviment. Comproveu la posició de "desenganxament" per assegurar-vos que el dit es retrai sense col·lidir amb la matriu superior. Executeu una simulació completa de detecció de col·lisions per als moviments d'agafat, elevació, transferència, baixada, alliberament i retorn. Aquesta verificació digital és l'única manera de garantir un muntatge físic lliure de col·lisions.

Capítol 3: Paràmetres crítics de disseny: interferència i joc

El mode de fallada més comú en estampació per transferència és una col·lisió entre l'eina del dit i la pròpia matriu. Això sol ocórrer durant la "trajectòria de retorn", el moviment dels dits buits que tornen a la posició inicial mentre el carro de la premsa està baixant.

Comprensió de les corbes d'interferència
Una corba d'interferència representa la posició de l'eina dels dits respecte als components de la matriu de tancament al llarg del temps. En un sistema de transferència mecànica, el moviment està accionat mecànicament mitjançant came al volant del premsa, fet que significa que la trajectòria de retorn és fixa. En sistemes de transferència servo, els enginyers tenen la flexibilitat de programar perfils de moviment optimitzats, permetent potencialment que els dits "esquitin" del camí de les guies descendents o dels accionaments de came.

El Cicle de 6 Moviments
Els dissenyadors han d'analitzar els jocs per als sis moviments: 1) Tancament, 2) Elevació, 3) Transferència, 4) Baixada, 5) Obertura i 6) Retorn. Les fases d'"Obertura" i "Retorn" són crucials. Si els dits no es retrauen prou ràpidament, seran comprimits per la matriu superior. Una regla general estàndard és mantenir com a mínim 25 mm (1 polzada) de joc entre el dit i qualsevol part de la matriu al punt d'intersecció més proper.

Bessons Digitals i Simulació
L'enginyeria moderna depèn de la simulació cinemàtica. Mitjançant la creació d'un bessó digital de la premsa i la matriu, els enginyers poden visualitzar les corbes d'interferència. Si es detecta una col·lisió, el disseny es pot modificar canviant el punt de presa, utilitzant un agafador de perfil més baix o modificant el relleu de l'acer de la matriu. Aquest anàlisi preventiu és molt més econòmic que reparar una barra de transferència trencada.

Capítol 4: Selecció de materials i protecció de peces

El material escollit per a l'eina dels dits afecta tant el rendiment dinàmic del sistema com la qualitat de la peça acabada. L'alleugeriment és essencial per a operacions d'alta velocitat, mentre que els materials de contacte s'han d'escollir per evitar danys a la superfície.

Reducció de pes vs. resistència
La inèrcia del sistema de transferència limita el nombre màxim de cicles per minut (SPM). Els braços pesants d'acer augmenten la càrrega en l'accionament del sistema de transferència, requerint velocitats més lentes per evitar fallades del motor o vibracions excessives. Sovint s'utilitza aluminio d'alta resistència (com ara 6061 o 7075) per als braços estructurals per reduir la massa mantenint la rigidesa. Pel que fa a les puntes de contacte (pales), l'acer proporciona la resistència al desgast necessària.

Materials i recobriments de contacte
El contacte directe metall amb metall pot deteriorar superfícies de classe A o recobriments galvanitzats sensibles. Per evitar-ho, els enginyers utilitzen coixinets de contacte específics. Niló és durader i dur, sent adequat per a peces estructurals no exposades. Per a superfícies pintades o embutides on la presa és crítica i el deteriorament és inacceptable, es prefereixen coixinets de neoprè més tous. En casos extrems, UHMW uretana pot utilitzar-se per recobrir els dits, oferint un equilibri entre durabilitat i protecció.

Adquisició de precisió i volum
Quan es passa del disseny a la producció, especialment per a components automotrius com braços de control o subcarcasses, la qualitat de les eines i del proveïdor d'estampació és fonamental. La fabricació en alt volum requereix una precisió que coincideixi amb la intenció del disseny. Per a projectes que exigeixen un compliment rigorós d'estàndards com l'IATF 16949, associar-se amb especialistes com Shaoyi Metal Technology pot tancar la bretxa entre prototipatge ràpid i producció massiva, assegurant que els dissenys complexos de motlles de transferència s'executin amb capacitats de premsa de 600 tones.

Capítol 5: Protecció del motlle i integració de sensors

Fins i tot el disseny mecànic més robust necessita supervisió electrònica. Els sensors són els ulls del sistema de transferència, assegurant que les peces estiguin correctament enganxades abans que comenci la transferència i correctament alliberades abans que el motlle es tanqui.

Tipus i col·locació de sensors
Dos tipus principals de sensors dominen les eines de transferència: interruptors de proximitat i sensors òptics. Els interruptors de proximitat són robusts i fiables, però tenen un abast de detecció curt (típicament 1-5 mm). Han de col·locar-se molt a prop de la peça, el que comporta risc de danys si una peça es carrega malament. Els sensors òptics (infrarojos o làser) ofereixen abasts més llargs, permetent instal·lar-los de forma segura lluny de la zona d'impacte, tot i que poden ser sensibles a la boira d'oli i als reflexos.

Lògica i temporització
La lògica del sensor s'hauria de configurar com a "Peça present" per a les fases de presa i transferència. Si un sensor perd la senyal durant la transferència, la premsa ha de realitzar immediatament una parada d'emergència per evitar una col·lisió de "doble metall" a l'estació següent. Les millors pràctiques recomanen utilitzar la detecció "dins del dit" en lloc de la detecció "dins de la matriu" per a la verificació de la transferència, ja que això confirma que la peça està realment sota control del sistema de transferència, no simplement situada a la matriu.

Conclusió: Enginyeria per a la fiabilitat

Assolir un disseny òptim dels dits de transferència és un equilibri entre velocitat, seguretat i espai lliure. Mitjançant la selecció sistemàtica dels extrems efectors adequats, el compliment estricte d’un procés de simulació amb CAD i l’elecció de materials que protegeixen la peça, els enginyers poden reduir els alts riscos associats al punxonat per transferència. La diferència entre una línia rendible i de gran velocitat i una pesadilla de manteniment sovint rau en la geometria d’una simple pala o en la lògica d’un únic sensor.

A mesura que augmenta la velocitat de les prenses i les geometries de les peces es fan més complexes, la dependència de metodologies de disseny precises i basades en dades només farà que créixer. Els enginyers que prioritzin la corba d’interferència i respectin la física del moviment de transferència aconseguiran consistentment eines que funcionen tira a tira.

Preguntes freqüents

1. Quina és la diferència entre els sistemes de transferència de 2 eixos i de 3 eixos?

Un sistema de transferència de 2 eixos mou les peces només en dues direccions: fixació (endins/fora) i transferència (esquerra/dreta). Les peces normalment llisquen al llarg de rails o ponts entre estacions. Un sistema de 3 eixos afegeix un moviment vertical de llevat (amunt/avall), que permet agafar la peça, traslladar-la per sobre d'obstacles de la matriu i dipositar-la. Els sistemes de 3 eixos són més versàtils i essencials per a peces amb extrusions profundes o geometries complexes que no poden lliscar.

2. Quant espai lliure es requereix per als dits de transferència?

Una norma d'enginyeria àmpliament acceptada és mantenir un espai lliure mínim de 25 mm (1 polzada) entre la ferramenta del dit i qualsevol component de la matriu durant tot el cicle de moviment. Aquest marge de seguretat té en compte petites vibracions, rebots o variacions de temporització. En sistemes accionats per servomotors, aquest espai lliure de vegades pot reduir-se degut al control precís del perfil de moviment, però sempre es recomana mantenir un marge de seguretat.

3. Per què s'utilitzen materials lleugers per a la ferramenta dels dits?

Els materials lleugers com l'alumini i la fibra de carboni s'utilitzen per reduir el moment d'inèrcia en massa de la barra de transferència. Un pes més baix permet que el sistema de transferència acceleri i freni més ràpidament sense sobrecarregar els motors servo o les transmissió mecàniques. Això es tradueix directament en un major nombre de cicles per minut (SPM) i un augment de la producció.