RESUMO

O deseño do dedo do troquel de transferencia é a disciplina de enxeñaría que consiste en crear os efectores terminais —pás, pinzas e ventosas— que transportan pezas entre as estacións do troquel. Estes compoñentes actúan como a interface crítica entre o sistema de transferencia de alta velocidade e a peza de traballo, influíndo directamente na velocidade da prensa (SPM) e na fiabilidade do proceso. O obxectivo principal é asegurar a peza durante o transporte mantendo ao mesmo tempo unha interferencia nula coas ferramentas de troquel.

Un deseño exitoso require unha adhesión ríxida aos límites de peso, cálculos precisos de curvas de interferencia e unha selección axeitada de materiais para evitar marcas na peza. Ao dominar o fluxo de traballo de deseño en 9 pasos, os enxeñeiros poden eliminar os modos comúns de falla como colisións de troquel e caída de pezas, asegurando o tempo máximo de actividade para as operacións de prensa de transferencia.

Capítulo 1: Tipos de ferramentas de dedo e criterios de selección

A selección do órgano terminal correcto é a decisión fundamental no deseño dos dedos de punzón de transferencia. Esta elección determina a seguridade da peza durante o transporte e a velocidade máxima alcanzable da liña de prensa. Os enxeñeiros deben valorar os beneficios do soporte pasivo fronte ao agarre activo en función da xeometría da peza e do comportamento do material.

Pás (soporte pasivo)
As pás son soportes ríxidos e pasivos que sosteñen a peza. Xeralmente, son a opción preferida para pezas ríxidas que non se afundan nin flexionen baixo o seu propio peso. Como dependen da gravidade e do froito, as pás son mecanicamente sinxelas, lixeiras e duradeiras. Non obstante, existe o risco de perder o control da peza en aceleracións ou desaceleracións elevadas. Segundo datos do sector, as pás adoitan fabricarse en acero 1018 por razóns de durabilidade. Son ideais cando a forma da peza permite un aloxamento seguro sen agarre activo, como no caso de copas de embutición profunda ou paneis ríxidos.

Garras (Abraceamento Activo)
As garras neumáticas ou mecánicas proporcionan unha forza de bloqueo positiva na peza. Este braceamento activo é esencial para pezas flexibles, paneis grandes que se afundan ou compoñentes cun centro de gravidade desprazado que poderían bascular nunha pá. Aínda que as garras ofrecen maior seguridade, introducen un "retardo"—o tempo necesario para accionar as mandíbulas—o que pode aumentar o tempo de ciclo. Tamén engaden peso á barra de transferencia, o que podería reducir a velocidade crítica do sistema. Os enxeñeiros adoitan empregar garras en operacións de manipulación de bordos onde se deba minimizar o contacto coa superficie.

Cabezas de Vacío e Magnéticas
Para pezas críticas en superficie ou xeometrías nas que o acceso ao bordo está restrinxido, as ventosas ou cabezas magnéticas ofrecen unha solución. Os sistemas de vacío son particularmente efectivos en transferencias tipo ponte que levantan grandes paneis planos. É importante ter en conta que os xeradores de vacío estándar de aire comprimido producen normalmente uns 10 PSI de vacío , entregando efectivamente só dous terzos da elevación teórica máxima. Os agarres magnéticos son alternativas robustas para pezas ferrosas pero requiren mecanismos de liberación fiábeis para superar o magnetismo residual.

Matriz de selección

• Utilice pás ao: As pezas son ríxidas, teñen unha forma natural de encaixe e a alta SPM é a prioridade.
• Utilice agarres ao: As pezas son flexibles, teñen centros de gravidade inestables ou requiren elevación vertical sen soporte inferior.
• Utilice baleiro/magnéticos cando: Se manipulan superficies Clase-A nas que o contacto mecánico podería causar marcas ou cando non hai espazo nos bordos.

Capítulo 2: O fluxo de traballo de deseño en 9 pasos (CAD e trazado)

Deseñar ferramentas con dedos non é improvisar; é un proceso rigoroso que debe realizarse no entorno CAD antes de cortar calquera metal. Seguir un fluxo de traballo estruturado evita erros de colisión costosos e garante que o sistema funcione xa no primeiro movemento.

Paso 1: Crear o deseño composto
Comece superpoñendo o deseño do punzón, o reforzo da prensa e a xeometría do carril de transferencia nun único conxunto CAD. Este "deseño composto" permite verificar o espazo de traballo. Debe confirmar a corrixa máxima de elevación (eixe Z), a corrixa de agarre (eixe Y) e o balanceo (eixe X) para asegurar que o sistema de transferencia pode acadar fisicamente os puntos de recolleita.

Paso 2: Estimar carga e lonxitude
Calcule o peso total do conxunto de dedos proposto e da peza. Compare este valor coas curvas de capacidade de carga do sistema de transferencia. Nesta fase, minimice a lonxitude dos brazos dos dedos para reducir a inercia. Os brazos máis curtos son máis ríxidos e vibran menos, o que permite maior precisión.

Paso 3: Comprobar a liña de paso
Verifique as alturas de recolleita e entrega en todas as estacións. Idealmente, a liña de paso debe ser constante. Se a altura de recolleita é inferior á de entrega, o dedo podería sobrepasar e colidir co punzón. Se a recolleita é máis alta, a peza podería caer desde unha altura, provocando perda de posición.

Paso 4: Escoller o efector final
Seleccione a pá, garra ou copa de baleiro específicas en función dos criterios do capítulo 1. Asegúrese de que o compoñente escollido entre no espazo de troquel dispoñible.

Paso 5: Colocación dos sensores
Integre os sensores de presenza de pezas ao comezo do deseño. Os sensores deben montarse para detectar firmemente a peza asentada na pá ou na garra. A detección de bordos é común, pero asegúrese de que o soporte do sensor non se converta nun punto de interferencia.

Paso 6: Compomentes do brazo
Seleccione os tubos estruturais e os xuntas axustables. O uso dun enfoque modular tipo "Tinkertoy" permite o axuste durante a proba. Non obstante, asegúrese de que as xuntas sexan suficientemente robustas para soportar as forzas G do movemento de transferencia.

Pasos 7-9: Comprobacións de interferencias e finalización
Os pasos finais e máis críticos consisten en simular o ciclo completo de movemento. Comprobe a posición de "desprendemento" para asegurarse de que o dedo se retracta sen golpear a matriz superior. Realice unha simulación completa de detección de colisións para os movementos de agarre, elevación, transferencia, baixada, liberación e retorno. Esta verificación dixital é a única forma de garantir unha configuración física sen colisións.

Capítulo 3: Parámetros Críticos de Deseño: Interferencia e Xogo

O modo de fallo máis común no estampado por transferencia é unha colisión entre a ferramenta de dedos e a propia matriz. Isto xeralmente ocorre durante a "traxectoria de retorno", o movemento dos dedos baleiros ao regresaren á posición inicial mentres o carro da prensa está baixando.

Comprensión das Curvas de Interferencia
Unha curva de interferencia representa a posición da ferramenta de dedos en relación coas compoñentes da matriz pechadora ao longo do tempo. Nun sistema de transferencia mecánico, o movemento está acoplado mecanicamente ao cigüeñal da prensa, o que significa que a traxectoria de retorno é fixa. Nos sistemas de transferencia servo, os enxeñeiros teñen a flexibilidade de programar perfís de movemento optimizados, permitindo posiblemente que os dedos "se escorren" do camiño dos pernos guía descendentes ou dos accionamentos de came.

O Ciclo de 6 Movementos
Os deseñadores deben analizar os espazos para os seis movementos: 1) Peche, 2) Elevación, 3) Transferencia, 4) Baixada, 5) Abertura e 6) Retorno. As fases de "Abertura" e "Retorno" son críticas. Se os dedos non se retractan abondo rápido, serán esmagados pola matriz superior. Unha regra práctica estándar é manter un espazo mínimo de 25 mm (1 polgada) entre o dedo e calquera acero da matriz no punto máis próximo de intersección.

Xemelgos Dixitais e Simulación
A enxeñaría moderna depende da simulación cinemática. Ao crear un xemelgo dixital da prensa e da matriz, os enxeñeiros poden visualizar as curvas de interferencia. Se se detecta unha colisión, o deseño pode ser alterado cambiando o punto de captación, usando unha pinza de perfil máis baixo ou modificando o relevo de aceiro. Esta análise proactiva é moito máis barata que reparar unha barra de transferencia rota.

Capítulo 4: Selección de materiais e protección de pezas

O material elixido para a ferramenta de dedos afecta tanto ao rendemento dinámico do sistema como á calidade da peza acabada. A lixeira é esencial para operacións de alta velocidade, mentres que os materiais de contacto deben ser escollidos para evitar danos na superficie.

A redución de peso vs. forza
A inercia do sistema de transferencia limita os trazos máximos por minuto (SPM). Os brazos pesados de aceiro aumentan a carga na unidade de transferencia, o que require velocidades máis lentas para evitar fallas no motor ou vibracións excesivas. O aluminio de alta resistencia (como 6061 ou 7075) úsase a miúdo para os brazos estruturais para reducir a masa mantendo a rigidez. Para as puntas de contacto (pávolas), o aceiro proporciona a resistencia ao desgaste necesaria.

Materiais de contacto e revestimentos
O contacto directo de metal a metal pode danar superficies de clase A ou revestimentos galvanizados sensibles. Para evitar isto, os enxeñeiros usan almofadas de contacto específicas. Nailon é duradeiro e duro, o que o fai adecuado para pezas estruturais non expostas. Para superficies pintadas ou en relieve onde o agarre é crítico e a unión é inaceptable, prefiren almofadas de neoprene máis suaves. En casos extremos, Uretano UHMW pode ser usado para revestir os dedos, ofrecendo un equilibrio de durabilidade e protección.

A procura de precisión e volume
Cando se pasa do deseño á produción, particularmente para compoñentes automotrices como brazos de control ou submarcos, a calidade da ferramenta e do compañeiro de estampación é primordial. A fabricación de grandes volumes require unha precisión que coincida coa intención do deseño. Para os proxectos que requiren un rigoroso cumprimento de normas como a IATF 16949, asociarse con especialistas como Shaoyi Metal Technology pode superar a brecha entre a creación rápida de prototipos e a produción en masa, garantindo que os deseños complexos de matrices de transferencia se executen con capacidades de prensa de 600 toneladas.

Capítulo 5: Protección de matriz e integración de sensores

Mesmo o deseño mecánico máis robusto require unha supervisión electrónica. Os sensores son os ollos do sistema de transferencia, asegurando que as pezas estean correctamente conectadas antes de que comece a transferencia e liberadas correctamente antes de que o dado se peche.

Tipos de sensores e colocación
Dous tipos principais de sensores dominan a ferramenta de transferencia: interruptores de proximidade e sensores ópticos. Os interruptores de proximidade son robustos e fiábeis, pero teñen un rango de detección curto (normalmente de 1-5 mm). Deben colocarse moi preto da peza, o que supón un risco de danos se esta se carga incorrectamente. Os sensores ópticos (infravermellos ou láser) ofrecen rangos máis longos, permitindo montalos lonxe do punto de impacto de forma segura, aínda que poden ser sensibles ao néboa de aceite e ás reflexións.

Lóxica e Temporización
A lóxica dos sensores debe axustarse a "Peza Presente" para as fases de recolleita e transferencia. Se un sensor perde a sinatura durante a transferencia, a prensa debe realizar unha parada de emerxencia inmediata para evitar un choque de "dobre metal" na seguinte estación. As boas prácticas recomenden usar a detección "no punteiro" en vez da detección "no troquel" para a verificación da transferencia, xa que confirma que a peza está realmente baixo control do sistema de transferencia, e non simplemente colocada no troquel.

Conclusión: Enxeñaría orientada á fiabilidade

Dominar o deseño dos dedos do troquel de transferencia é un acto de equilibrio entre velocidade, seguridade e espazo libre. Ao seleccionar sistemáticamente os terminais adecuados, seguir un rigoroso fluxo de traballo de simulación CAD e escoller materiais que protexan a peza, os enxeñeiros poden mitigar os elevados riscos asociados co estampado por transferencia. A diferenza entre unha liña rendible e de alta velocidade e un quebradeiro de cabeza constante adoita residir na xeometría dunha sinxela pala ou na lóxica dun único sensor.

A medida que aumenta a velocidade das prensas e as xeometrías das pezas se fan máis complexas, a dependencia de metodoloxías de deseño precisas e baseadas en datos só fará que medrar. Os enxeñeiros que prioricen a curva de interferencia e respecten a física do movemento de transferencia entregarán consistentemente ferramentas que funcionan golpe tras golpe.

Preguntas frecuentes

1. Cal é a diferenza entre os sistemas de transferencia de 2 eixes e de 3 eixes?

Un sistema de transferencia de 2 eixos move pezas só en dúas direccións: agarre (dentro/fóra) e transferencia (esquerda/dereita). As pezas normalmente deslizan ao longo de raís ou pontes entre as estacións. Un sistema de 3 eixos engade un movemento vertical (arriba/abaixo), permitíndolle recoller a peza, movela por riba de obstrucións do troquel e colocala. Os sistemas de 3 eixos son máis versátiles e esenciais para pezas con embuticións profundas ou xeometrías complexas que non poden deslizarse.

2. Canto espazo libre é necesario para os dedos de transferencia?

Un estándar de enxeñaría amplamente aceptado consiste en manter un espazo libre mínimo de 25 mm (1 polgada) entre a ferramenta dos dedos e calquera compoñente do troquel durante todo o ciclo de movemento. Esta marxe de seguridade ten en conta pequenas vibracións, resaltos ou variacións de sincronización. Nos sistemas impulsados por servomotores, este espazo pode ás veces reducirse debido ao control preciso do perfil de movemento, pero sempre se recomenda manter unha reserva de seguridade.

3. Por que se utilizan materiais lixeiros para as ferramentas dos dedos?

Utilízanse materiais lixeiros como o aluminio e a fibra de carbono para reducir o momento de inercia da barra de transferencia. Un menor peso permite que o sistema de transferencia acelere e desacelere máis rápido sen sobrecargar os motores servo ou as transmisións mecánicas. Isto tradúcese directamente nun maior número de golpes por minuto (SPM) e un aumento na produción.