TL;DR

Elegir la carrera correcta de la prensa implica un equilibrio entre productividad (SPM) y factibilidad del proceso . Para operaciones de corte, punzonado y alta velocidad , seleccione la carrera más corta posible (típicamente de 0.5 a 1.5 pulgadas) para minimizar la velocidad de impacto, prolongar la vida de la herramienta y maximizar las carreras por minuto. Una carrera más corta reduce la distancia que recorre el carro, permitiendo tiempos de ciclo más rápidos sin aumentar la velocidad del deslizador en el punto de impacto.

Para embutición profunda y conformado complejo , la longitud de la carrera está determinada por la holgura de la pieza. El estándar de la industria es una longitud de carrera de al menos 2.5 veces la altura final de la pieza para garantizar espacio suficiente para la extracción de la pieza y la alimentación del material. No proporcionar esta holgura conlleva riesgos de colisión y fallos en la alimentación automática. Los ingenieros deben calcular la "ventana de alimentación"—el tiempo disponible en el ciclo para que el alimentador avance la tira—la cual se vuelve críticamente corta conforme aumentan la longitud de la carrera y las SPM.

Fundamentos: Carrera vs. Altura de Cierre y el Movimiento del Cigüeñal

Antes de seleccionar las especificaciones, es fundamental distinguir entre la carrera del prensa y altura de cierre , ya que estos términos se confunden frecuentemente durante la especificación del equipo. La carrera del prensa es la distancia vertical total que recorre el carro desde el Punto Muerto Superior (TDC) hasta el Punto Muerto Inferior (BDC). Es una característica fija de la geometría del cigüeñal de la máquina (en prensas mecánicas) o una variable programable (en prensas servo/hidráulicas).

Altura de cierre , por el contrario, es la distancia desde la parte inferior del carro hasta la parte superior de la placa de montaje cuando la carrera está en BDC. La altura de cierre determina la altura máxima del troquel que la prensa puede admitir, mientras que la longitud de la carrera determina el movimiento dinámico del proceso de conformado.

Comprender el movimiento sinusoidal de una prensa mecánica es esencial para la selección de la carrera. En una prensa de cigüeñal estándar, el carro no se mueve a velocidad constante. Acelera desde el reposo en TDC, alcanza la velocidad máxima en la posición de 90 grados (a mitad de carrera) y desacelera hasta cero en BDC. Este perfil físico significa que la longitud de la carrera determina directamente la velocidad de impacto . Una carrera más larga hace que el martillo viaje más rápido en el punto medio para cubrir la mayor distancia en el mismo tiempo, aumentando significativamente la energía cinética transferida a la herramienta al momento del contacto.

El caso de las carreras cortas: punzonado y productividad de alta velocidad

Para operaciones que involucran piezas planas, matrices progresivas o punzonado simple, el consenso técnico es inequívoco: utilice la carrera más corta posible . Minimizar la longitud de la carrera proporciona tres ventajas técnicas clave que afectan directamente el ROI y la OEE (Eficiencia General de los Equipos).

1. Reducción de la velocidad de impacto y desgaste de la herramienta

La vida útil de la herramienta suele estar determinada por la velocidad con que el punzón golpea el material. Altas velocidades de impacto generan exceso de calor y ondas de choque que provocan astillado prematuro y fatiga del punzón. Al reducir la longitud de la carrera, se reduce efectivamente la velocidad del carro en el momento del contacto.

Los datos indican que reducir la longitud de la carrera a la mitad puede disminuir la velocidad de impacto aproximadamente en 28%. Por ejemplo, una prensa que funcione con una carrera de 40 mm podría golpear el material a 25 mm/s, mientras que una carrera de 20 mm a las mismas SPM impactaría únicamente a 18 mm/s. Esta reducción disminuye drásticamente la carga de choque sobre los punzones, extendiendo significativamente los intervalos entre afilados.

2. Aumento de la velocidad de producción (SPM)

Las carreras más cortas permiten alcanzar un mayor número de golpes por minuto (SPM) sin superar los límites críticos de velocidad de la herramienta o del equipo de alimentación. Si se reduce la carrera del pistón de 1,0 pulgada a 0,5 pulgadas, teóricamente se puede duplicar el SPM de la prensa manteniendo un perfil de velocidad del deslizador similar. Este es el factor principal para el estampado de alta velocidad de terminales eléctricos y láminas de motores.

3. Ventanas de alimentación optimizadas

En el estampado de alta velocidad, el factor limitante es a menudo el alimentador, no la prensa. La tira sólo debe avanzar cuando los punzones estén libres del material (la "ventana de alimentación"). Una carrera más corta maximiza la parte del ciclo de manivela disponible para la alimentación. Con un golpe corto, los golpes limpian el material más rápido en el golpe ascendente y se activan más tarde en el golpe descendente, proporcionando una ventana de ángulo de manivela más amplia (por ejemplo, de 270 ° a 90 °) para que el servoalimentador indique el material.

El caso de los trazos largos: dibujo profundo y moldeado complejo

Mientras que los trazos cortos ofrecen velocidad, son físicamente imposibles para aplicaciones de dibujo profundo. Aquí, la longitud de la carrera no es negociable y está regida por las dimensiones físicas de la pieza y la termodinámica del proceso de formación.

La regla de la separación de 2,5x

Para las piezas de gran altura (vasos, latas, carcasas), la restricción principal es la extracción de piezas. Necesitas suficiente espacio vertical para levantar la pieza terminada fuera del troque y limpiar el sistema de transferencia. La regla general es:

Duración de la carrera ≥ 2,5 × altura de la pieza terminada

Por ejemplo, si usted está dibujando una lata de bebidas que es de 4 pulgadas de altura, por lo general requiere una tracción de al menos 10 pulgadas. Esto explica las 4 pulgadas de la parte en sí, el elevador de extracción y el espacio libre necesario para que el brazo de transferencia o el alimentador muevan la parte sin colisión.

Disponibilidad de energía y par

El dibujo profundo requiere un tonelaje sostenido más arriba en el curso, mucho antes de que el tobogán alcance BDC. Las prensas mecánicas están calificadas para el tonelaje completo sólo cerca del fondo (normalmente 30° por encima de BDC). Una carrera más larga cambia la curva de par, lo que podría reducir el tonelaje disponible en el punto de contacto inicial. Cuando se selecciona una prensa de largo curso para el dibujo, los ingenieros deben verificar la curva de reducción del par garantizar que la prensa dispone de energía (capacidad del volante) y par suficiente para iniciar el trazado a unos centímetros por encima de BDC sin detenerse.

Calcular la longitud óptima del golpe

La selección de la carrera precisa implica una matriz de cálculo que considera el tiempo de alimentación, la geometría de la pieza y la velocidad de prensa. Utilice el siguiente flujo lógico para determinar la especificación:

• Paso 1: Determinar el espacio mínimo. Para las piezas planas, esto es simplemente el elevador de tira necesario para despejar a los pilotos. Para las piezas formadas, se aplicará la regla de altura de 2,5x.
• Paso 2: Calcular los requisitos de las ventanas de alimentación. Determinar cuántos grados del ciclo de manivela están bloqueados por la herramienta que engancha el material.
  FÓRMULA: Ángulo bloqueado = 2 × arco sin (( (Profundidad de extracción + espacio libre) / (Tragón / 2) ).
• Paso 3: Evalúa la velocidad de alimentación. Si el ángulo "abierto" restante es insuficiente para que su alimentador indique la longitud de paso en el SPM deseado, debe aumentar el curso (para ampliar la ventana) o actualizar a un servo alimentador más rápido.
• Paso 4: compruebe los límites de velocidad. Calcular la velocidad de impacto en el curso y SPM propuestos. Si supera los límites recomendados del acero de la herramienta (normalmente dependiente del tipo de material y del grosor), debe reducir la carrera o SPM.

Para los fabricantes que requieren una flexibilidad extremacomo los proveedores de nivel 1 de la industria automotriz que producen soportes planos y carcasas de tira profunda prensas Servo o prensas hidráulicas son a menudo la mejor opción. Estas máquinas permiten perfiles de trazo programables, lo que permite un modo de "trazo corto" para el blanqueo y un modo de "trazo largo" para dibujar en el mismo equipo.

Compromiso operativo: velocidad, energía y mantenimiento

La decisión sobre la longitud de la carrera de prensa tiene implicaciones a largo plazo en los costos de mantenimiento y operación. Utilizar una prensa de carrera larga para trabajos de carrera corta (por ejemplo, punzonado de arandelas planas en una prensa de carrera de 10 pulgadas) es un error común pero costoso. El exceso de recorrido del deslizador genera fricción innecesaria, desperdicia energía del volante y obliga a la prensa a funcionar más lento de lo que podría.

Además, mantener la alineación de la prensa se vuelve crítico a medida que aumenta la longitud de la carrera. Las fuerzas de empuje lateral sobre las guías se amplifican en operaciones de larga carrera, especialmente si la carga está descentrada. El mantenimiento regular de las guías y del sistema de lubricación es obligatorio en máquinas de larga carrera.

Para los fabricantes automotrices que equilibran estos complejos compromisos, asociarse con un fabricante especializado puede mitigar frecuentemente los riesgos de incompatibilidad de equipos. Empresas como Shaoyi Metal Technology utilizan capacidades avanzadas de prensas de hasta 600 toneladas para gestionar diversas necesidades de carrera, entregando componentes certificados según IATF 16949, como brazos de control y subchasis, sin necesidad de invertir capital interno en maquinaria especializada de larga carrera.

Preguntas Frecuentes

1. ¿Debemos elegir la velocidad de la prensa según la productividad o el mantenimiento?

Si bien la productividad (SPM) es el objetivo, el mantenimiento debería dictar el límite. Hacer funcionar una prensa más rápido de lo que pueden manejar las herramientas o el sistema de alimentación provocará microinterrupciones, fallos de alimentación y roturas de herramientas que destruyen la OEE. Es mejor funcionar de manera constante al 80 % de la velocidad máxima que al 100 % con frecuentes paradas no planificadas.

2. ¿Cuál es la diferencia entre la carrera de la prensa y la altura de cierre?

La carrera de la prensa es la distancia dinámica que recorre el carro desde arriba hacia abajo (PMS a PMI). La altura de cierre es el espacio estático disponible para el dado cuando el carro se encuentra en su punto más bajo (PMI). Aumentar la longitud de la carrera no cambia la altura de cierre, pero ajustar el tornillo de regulación del deslizamiento modifica la altura de cierre sin alterar la longitud de la carrera.

3. ¿Por qué una carrera más corta de la prensa es mejor para la vida útil de la herramienta?

Una carrera más corta reduce la velocidad de impacto del punzón al penetrar el material. Como el carro tiene que recorrer una distancia menor en el mismo tiempo, se mueve más lentamente en el momento del impacto. Esta reducción en la transferencia de energía cinética minimiza el choque, la generación de calor y el desgaste abrasivo en los bordes de corte.