Components clau del joc de matrius per a la fabricació de precisió

TL;DR

Un joc de matriu és l'estructura fonamental d'una matriu d'estampació metàl·lica, format per plaques superiors i inferiors conegudes com a sabates de matriu. Aquestes sabates subjecten i alineen tots els altres components funcionals amb extrema precisió. Les parts més importants inclouen espigues i casquets guia que asseguren l'alineació, i els components de treball —com punçons i botons de matriu— que realitzen el tall i conformació reals del material.

La base: Jocs de matriu, sabates i plaques

Tota matriu d'estampació, independentment de la seva complexitat, es construeix sobre una base sòlida. Aquesta base consisteix en el joc de matriu, que inclou les sabates de matriu superior i inferior i diverses plaques. Aquests components fan de cadarn rígid al qual es munten totes les altres peces de treball. La seva funció principal és mantenir una relació precisa entre les meitats superior i inferior de l'eina durant tot el cicle d'estampació d'alta força. Sense aquesta base estable, seria impossible assolir la precisió i la consistència de les peces.

Les sabates de tros són normalment mecanitzades a partir de plaques gruixudes d'acer o aluminio. Segons un article a El Fabricant , mentre que l'acer és comú, l'alumini és una opció popular perquè és lleuger, es mecanitza ràpidament i ofereix una excel·lent absorció del xoc, cosa que el fa ideal per a matrius de tall. Les plaques han de ser mecanitzades —mitjançant fresat o rectificació— per ser perfectament planes i paral·leles dins de toleràncies extremadament estretes. La sabata inferior de la matriu sovint disposa d'obertures per permetre que els restes i bales caiguin a través del llit de la premsa, mantenint així la zona de treball neta.

El gruix i el material del joc d'estampes estan determinats per les forces que ha de suportar. Per exemple, una estampa de cunyir que comprimeix metall sota una pressió immensa requereix un joc d'estampes molt més gruixut i robust que una simple estampa de doblec. La qualitat general del joc d'estampes afecta directament la vida útil de l'eina, la precisió de les peces produïdes i els requisits de manteniment al llarg del temps. Un joc d'estampes ben construït és el primer pas per assegurar una operació d'estampació exitosa.

El sistema de precisió d'alineació: passadors guia, buits guia i blocs de reforç

Tot i que el joc de matrius proporciona la base, el sistema de precisió d'alineació assegura que les semelles superior i inferior de la matriu funcionin a la perfecció. Els components principals d'aquest sistema són els passadors guia i les buits. Els passadors guia, també anomenats posts guia, són eixos endurits i rectificats de manera precisa muntats en una semelle de matriu que llisquen dins les corresponents buits de l'altra semelle. Aquest acoblament garanteix que els components de treball es trobin exactament com està previst en cada cursa de la premsa, fet essencial per mantenir toleràncies ajustades i evitar danys a l'eina.

Hi ha dues categories principals de passadors guia i buits: fricció i rodaments de boles. Els passadors de fricció són passadors d'acer massís que llisquen dins d'un buit, sovint recobert amb un material resistent al desgast com el bronze d'alumini, que pot contenir taps de grafit per a lubricació automàtica. Els passadors de tipus rodaments de boles, en canvi, es recolzen sobre una sèrie de rodaments de boles allotjats en una cabina, reduint dràsticament la fricció. Això permet velocitats operatives més elevades sense generar calor excessiva i facilita la separació de les meitats de la matriu per a manteniment.

En operacions que generen una força lateral significativa, els pern d'orientació potser no siguin suficients per evitar la deflexió. Aquí és on intervenen els blocs de taló i les plaques de taló. Els blocs de taló són blocs d'acer robusts muntats a ambdós suports de motlle que s'enganxen per absorbir forces laterals. Sovint utilitzen metalls diferents per a les plaques d'ús, com ara acer contra bronze d'alumini, per evitar el gripat. En absorbir la força lateral, els blocs de taló protegeixen els perns guia de doblegar-se i asseguren que l'alineació dels components crítics de tall i conformació romanega perfecta.

Els components de treball: punçons, botons i desmuntadors

Els components que realitzen el treball real de tall i conformació del full metàl·lic són els punçons, els blocs motlles (o botons) i els desmuntadors. El punçó és el component masculí, normalment fet d'acer per eines temperat o de carbure, que es mou cap avall per realitzar una operació. El botó motlle, o matriu motlle, és el component femení situat a la sabata inferior del motlle. La forma i el joc entre el punçó i el botó motlle determinen les característiques finals de la peça estampada, com ara la mida d'un forat o l'angle d'un plec.

Després que un punzó perfori o conformi el material, aquest tendeix a enganxar-se al punzó en la seva carrera de retorn. La funció del desenganxador és evitar-ho. Un desenganxador és una placa amb pressió que envolta els punçons. A mesura que el carro de la premsa puja, el desenganxador manté el material cap avall contra la matriu inferior, permetent que els punçons es retirin netament. Aquesta acció és essencial per evitar la deformació de la peça i permetre un funcionament a alta velocitat. Els desenganxadors poden ser fixos o amb molla, sent els dissenys amb molla els que proporcionen una pressió més controlada.

El disseny i la selecció de materials per a aquests components de treball són crucials per a la vida útil de l'eina i la qualitat de la peça. Tal com s'explica per Dynamic Die Supply , les punxes i els blocs de matriu han de ser fabricats amb materials prou durs per suportar l'impacte repetitiu i el desgast. La interacció entre aquestes peces, juntament amb les vores de pressió que mantenen la peça fixa, determina l'èxit del procés d'estampació. És necessari un alineament correcte, vores de tall afilades i una expulsió eficaç per produir peces consistents i de gran qualitat de manera eficient.

Variacions de components en matrius progressius respecte a matrius d'estampació

Tot i que totes les matrius comparteixen components fonamentals, la seva configuració i complexitat varien significativament segons el tipus de matriu. Els dos tipus més comuns són les matrius d'estampació d'una sola etapa i les matrius progressives. Una matriu d'una sola etapa realitza una operació per cada cop de premsa, com retallar una peça o doblegar una pestanya. El seu conjunt de components és relativament simple, centrat a assolir aquesta única tasca. Aquestes solen utilitzar-se en produccions de baix volum o per geometries de peça més senzilles.

En canvi, una matriu progressiva és una eina molt més complexa que realitza múltiples operacions simultàniament en diferents estacions. Una tira de material s'alimenta a través de la matriu, i en cada estació es produeix una operació de tall o conformació diferent. Això permet produir una peça completa i complexa amb cada senzill cop de premsa. Per tant, una matriu progressiva conté nombrosos jocs de punsons, botons i eines de conformació, tots inclosos dins d'un únic joc de matrius gran. També inclou components addicionals com espigues guia per situar amb precisió la tira a cada estació i elevadors del material per avançar-lo sense problemes.

La concepció i construcció d'aquestes eines complexes requereix una experiència significativa. Per a indústries que necessiten peces intrínseques d'alta volumetria, els fabricants de matrius personalitzades per estampació d'automoció i components similars sovint recorren a simulacions avançades i gestió de projectes per oferir matrius progressives que asseguren eficiència i precisió. La tria entre una matriu d'una sola etapa i una matriu progressiva depèn del volum de producció, la complexitat de la peça i el pressupost, ja que el cost inicial d'una matriu progressiva és molt més elevat, però el cost per peça és significativament inferior en producció massiva.

Preguntes freqüents sobre components de jocs de matrius

1. Com es diuen les parts d'una matriu?

Les parts principals d'una matriu d'estampació inclouen el joc de matriu (sabates de matriu superior i inferior), que fa de base. Els components funcionals clau són els passadors i buits guia per a l'alineació, punçons i botons de matriu (o blocs) per tallar i conformar, plaques extractoras per extreure el material dels punçons, i diversos molles per proporcionar la força necessària.

2. Quins són els components de la col·locació en motlle?

La col·locació és un procés de fabricació diferent del punxonat i utilitza components diferents. Una màquina de col·locació utilitza un motlle, o matriu, que normalment consta de dues meitats: una matriu fixa estacionària i una matriu ejectora mòbil. A l'interior, disposa d'un sistema de passadors ejectors per expulsar la peça solidificada, una cambra que forma la forma de la peça i canals o portes que permeten al metall fos entrar a la cambra. Les aleacions utilitzades també són diferents, habitualment zinc, aluminio o magnesi.

3. Quin és el detall constructiu d’un joc de matrius?

La construcció d’un joc de matrius es basa en dues plaques mecanitzades amb precisió: les sabates superior i inferior de la matriu. Aquestes plaques estan alineades mitjançant passadors guia i bushings. Tots els altres components, com ara portapunsons, blocs de matriu i plaques desmuntadores, s’instal·len fermament a aquestes sabates. Tot el conjunt està dissenyat per ser una eina autònoma que es pot instal·lar en una premsa per produir peces amb precisió i repetitivitat.