STRESZCZENIE

Systemy automatyzacji matryc transferowych stanowią efektywny proces produkcyjny, wykorzystujący wielostanowiskową matrycę w połączeniu z mechanicznym lub serwo napędzanym mechanizmem transferowym, który automatycznie przemieszcza i formuje elementy metalowe. Ta metoda jest idealna do produkcji złożonych komponentów o średnich i dużych seriach, oferując większą swobodę projektowania skomplikowanych części w porównaniu z tłoczeniem matrycami progresywnymi. Główną zaletą jest możliwość obsługi oddzielnych części, co pozwala na wykonywanie bardziej złożonych operacji na każdym stanowisku.

Czym są systemy automatyzacji matryc transferowych?

System automatyzacji tłoczenia transferowego to zaawansowany proces kształtowania metali, oparty na wielostanowiskowej matrycy. W przeciwieństwie do prostszych metod tłoczenia, system tłoczenia transferowego wykonuje wiele operacji — takich jak formowanie, przebijanie, obcinanie i wykrawanie — w kolejności sekwencyjnej. Charakterystyczną cechą jest zautomatyzowany mechanizm transferowy, który fizycznie podnosi przedmiot, przemieszcza go do następnego stanowiska i dokładnie ustala w pozycji do następnej operacji. Ten proces został zaprojektowany dla części zbyt złożonych lub dużych, aby można je było wytwarzać przy użyciu jednostanowiskowych matryc lub matryc tokowych.

Zasadą podstawową jest traktowanie każdego przedmiotu jako odrębnego, indywidualnego elementu już od pierwszej stacji. W większości przypadków pierwszą operacją jest wycięcie zagęszczenia z surowej taśmy materiału. Od tego momentu detal jest odłączany od taśmy materiału. Ta niezależność pozwala na wykonywanie operacji niemożliwych do zrealizowania w tłocznictwie progresywnym, gdzie część pozostaje przymocowana do taśmy aż do ostatniego etapu. Na przykład detale mogą być obracane, podnoszone lub ponownie pozycjonowane pod różnymi kątami, co umożliwia tworzenie kształtów głęboko tłoczonych, nieregularnych geometrii oraz komponentów z cechami położonymi na wielu stronach.

Producenci wybierają systemy matryc transferowych, gdy produkcja wymaga równowagi między dużą objętością, złożonością a efektywnością kosztową. Chociaż początkowe nakłady na oprzyrządowanie mogą być znaczne, automatyzacja drastycznie redukuje koszty pracy i zwiększa wydajność w długotrwałych serii produkcyjnych. Technologia ta jest szczególnie powszechna w przemyśle motoryzacyjnym do produkcji elementów takich jak komponenty konstrukcyjne, obudowy czy części podwozia. Aby lepiej zrozumieć jej miejsce w procesach produkcyjnych, warto porównać ją z innymi popularnymi metodami tłoczenia matrycowego.

Podstawowe komponenty i typy systemów transferowych

Kompletny system automatyzacji matrycy transferowej to integracja kilku kluczowych komponentów działających zgodnie. Główne elementy to prasa wykrojna, która dostarcza siłę; wielostanowiskowa matryca, zawierająca narzędzia do każdej operacji kształtowania; oraz mechanizm transferowy, który stanowi automatyczne centrum systemu. Właśnie mechanizm transferowy rzeczywiście odróżnia tę technologię, określając jej szybkość, precyzję i elastyczność.

Mechanizmy transferowe znacznie się rozwinęły, od czysto mechanicznych systemów po zaawansowane roboty napędzane serwosilnikami. Ten rozwój poszerzył możliwości wykrojników transferowych, umożliwiając wyższe prędkości i bardziej złożone manipulowanie elementami. Wybór systemu zależy od konkretnych wymagań aplikacji, w tym rozmiaru detalu, prędkości produkcji i konfiguracji prasy. Na przykład, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. specjalizuje się w produkcji niestandardowych tłociszy do przemysłu motoryzacyjnego, wykorzystując zaawansowane systemy, aby sprostać surowym wymaganiom dotyczącym precyzji i efektywności stawianym przez największych producentów OEM.

Różne typy systemów transferowych oferują charakterystyczne zalety i są dobierane w zależności od środowiska produkcyjnego:

• Systemy montowane na prasie: Są one bezpośrednio integrowane z prasą tłoczną. Mogą być napędzane mechanicznie poprzez wał korbowy prasy lub serwonapędem, zapewniającym niezależną kontrolę nad profilami ruchu. Systemy serwonapędowe oferują znacznie większą elastyczność, umożliwiając optymalizację ruchów w celu zwiększenia precyzji, choć tradycyjne prasy mechaniczne często osiągają wyższe prędkości w produkcji masowej.
• Systemy transferowe przez okno prasy: Jak sama nazwa wskazuje, te systemy są wyposażone w szyny transferowe przechodzące przez boczne otwory prasy. Ten typ konstrukcji, często będący 3-osiowym systemem serwo, zapewnia doskonałą widoczność i dostęp do obszaru matrycy, ułatwiając konserwację i wymianę. Jest to uniwersalne rozwiązanie, które można zastosować jako wtyczkę do istniejących pras.
• Systemy transferowe z zastosowaniem robotów (linie tandemowe): Choć odróżnia się od pojedynczej prasy transferowej, podejście to wykorzystuje roboty przemysłowe do przemieszczania dużych części pomiędzy wieloma prasami ustawionymi w linii. Oferuje dużą elastyczność przy bardzo dużych komponentach, takich jak blachy karoseryjne samochodowe, jednak zwykle wiąże się z wyższymi nakładami inwestycyjnymi i większą powierzchnią zabudowy.

Nowoczesne systemy są przede wszystkim serwoelektryczne, ponieważ zapewniają precyzyjną, programowalną kontrolę nad wszystkimi trzema osiami ruchu: docisk, unoszenie i przesuwanie/nachylenie. To pozwala na płynne, powtarzalne pozycjonowanie oraz pracę z wysoką prędkością, a funkcje takie jak osie unoszenia z przeciwciężarem i łożyska liniowe nie wymagające konserwacji gwarantują długotrwałą niezawodność i wydajność.

Proces tłoczenia matrycą transferową wyjaśniony

Proces tłoczenia matrycą transferową przekształca płaski półfabrykat metalowy w gotowy, trójwymiarowy element poprzez precyzyjnie zsynchronizowaną sekwencję operacji. Każdy cykl prasy przesuwa jednocześnie wiele części, przy czym każda z nich przechodzi przez inny etap kształtowania. Proces ten jest wzorem zautomatyzowanej efektywności, logicznie prowadząc od surowca do ukończonego elementu.

Chociaż dokładne operacje różnią się w zależności od projektu elementu, podstawowy przebieg procesu następuje zgodnie z konsekwentną, wieloetapową sekwencją:

1. Podawanie materiału i wykrawanie: Zwoj surowca jest wprowadzany do pierwszej stacji matrycy. Tutaj prasa wykonuje operację tłoczenia, wycinając początkowy płaski kształt elementu i całkowicie oddzielając go od wstęgi materiału. Ten luzem taki półwyrobek jest teraz gotowy do przeniesienia.
2. Pobranie i przeniesienie elementu: Gdy tłok prasy porusza się w górę, uruchamia się mechanizm transferowy. Zestaw mechanicznych lub pneumatycznych "palców" zamocowanych na szynach transferowych chwyta półwyrobek. Następnie szyny podnoszą element pionowo, przesuwają go poziomo do następnej stacji i opuszczają do kolejnej komory matrycy.
3. Operacje kształtowania i przebijania: Gdy element znajduje się dokładnie w drugiej stacji, tłok prasy opuszcza się, wykonując kolejną operację. Może to być operacja wykrojna w celu nadania głębokości, przebijania w celu wykonania otworów lub obcinania w celu ukształtowania krawędzi. Ten krok jest powtarzany w wielu stacjach, z których każda dodaje kolejne detale i dopracowuje kształt elementu.
4. Złożone operacje i ponowne pozycjonowanie: Na stacjach pośrednich system transferowy może obracać lub zmieniać orientację elementu, aby umożliwić operacje na różnych powierzchniach. Ta funkcja jest kluczowa przy tworzeniu złożonych geometrii, które inaczej wymagałyby przetwarzania wtórnego. Operacje mogą obejmować kalibrowanie, zwijanie, wykrawanie karbów, a nawet gwintowanie w matrycy.
5. Ostateczne kształtowanie i wypychanie: Na końcowych stacjach element przechodzi ostatnie operacje kształtowania, cięcia czy zakładania krawędzi, aby spełnić ostateczne specyfikacje. Gdy część jest gotowa, system transferowy przesuwa ją do stacji wyjściowej, gdzie zostaje wypchnięta z prasy na taśmę transportową lub do pojemnika zbiorczego.

Cały proces jest idealnie zsynchronizowany. Ruch systemu transferowego jest dopasowany do skoku prasy, aby zapewnić, że części są całkowicie usunięte z obszaru stempli przed ich zamknięciem oraz dokładnie ustawione dla każdego uderzenia. Ten wysoki poziom automatyzacji gwarantuje spójność, jakość i produkcję dużych partii.

Kluczowe zastosowania i korzyści branżowe

Automatyzacja matryc transferowych oferuje unikalne połączenie wszechstronności i wydajności, co czyni ją preferowaną metodą produkcji złożonych metalowych elementów w kilku kluczowych branżach. Możliwość wytwarzania dużych, głębokowyciągowych części o skomplikowanych kształtach w dużych partiach zapewnia wyraźną przewagę konkurencyjną tam, gdzie zarówno forma, jak i funkcjonalność są krytyczne. Technologia ta jest szczególnie ważna w sektorach wymagających wysokiej precyzji i powtarzalności.

Główne branże wykorzystujące tłoczenie matrycami transferowymi to przemysł motoryzacyjny, AGD, HVAC oraz produkcja armatur sanitarnej. W sektorze motoryzacyjnym stosuje się je do wytwarzania elementów konstrukcyjnych ram, podłużnic silnika, zbiorników paliwa oraz misk olejowych. W AGD produkuje się za jej pomocą skomplikowane obudowy, głębokowyciągane bębny pralek oraz osłony sprężarek. Wspólnym mianownikiem jest potrzeba geometrycznie złożonych części, które są wytrzymałe, lekkie i produkowane opłacalnie w milionach sztuk.

Główne zalety napędzające jej adopcję to:

• Wolność projektu: Ponieważ element jest wolny od taśmy nośnej, konstruktorzy mają większą elastyczność. Głębokie tłoczenie, przebicia boczne oraz cechy na wielu osiach są możliwe w jednym procesie, co można zaobserwować w projektach producentów takich jak Layana .
• Wysoka opłacalność przy dużych partiach: Chociaż koszty narzędzi są wysokie, niski koszt pojedynczego elementu w produkcji masowej zapewnia wysoką rentowność inwestycji. Automatyzacja redukuje koszty pracy, a wysokie wykorzystanie materiału minimalizuje odpady.
• Przydatność do większych elementów: W porównaniu do tłoczenia progresywnego, systemy transferowe mogą obsługiwać znacznie większe i grubsze materiały, co czyni je idealnym wyborem dla mocnych elementów konstrukcyjnych.
• Integracja operacji: Wiele etapów, w tym nietypowe operacje kształtowania, a nawet montaż lub gwintowanie w matrycy, może zostać połączonych w jednej prasie, eliminując potrzebę dodatkowych procesów wtórnych.

Aby określić, czy ta technologia jest odpowiednim wyborem, producent powinien wziąć pod uwagę następujące czynniki:

Czy tłoczenie z przenoszeniem jest odpowiednie dla Twojego projektu?

• Złożoność części: Czy element posiada głęboko wygniane cechy, wysoki stosunek długości do średnicy lub wymaga operacji po wielu stronach?
• Objętość produkcji: Czy zapotrzebowanie produkcyjne mieści się w zakresie średnim do wysokiego (od dziesiątek tysięcy do milionów sztuk)?
• Rozmiar części: Czy element jest zbyt duży lub gabarytowy, aby można go było skutecznie przetwarzać na taśmie nośnej matrycy progresywnej?
• Typ i grubość materiału: Czy aplikacja obejmuje materiały o większej grubości, wymagające solidnego narzędziowania i obsługi?

Jeśli na kilka z tych pytań odpowiedź brzmi tak, automatyzacja z użyciem matryc z przenoszeniem jest najprawdopodobniej najbardziej efektywnym i ekonomicznym rozwiązaniem produkcyjnym.

Często zadawane pytania

1. Czym jest matryca z przenoszeniem?

Matryca transferowa to rodzaj narzędzi do tłoczenia stosowanego w prasach wielostacjowych, wykonujących sekwencyjne operacje. Jej charakterystyczną cechą jest działanie na elementach oddzielonych od taśmy materiału. Mechaniczny lub robotyczny system transferowy przemieszcza poszczególne części z jednej stacji do następnej, umożliwiając wytwarzanie dużych lub złożonych komponentów, których nie można wykonać za pomocą matrycy ciągnionej.

2. Jakie są różne typy mechanizmów transferowych stosowanych w systemach automatyzacji?

Najczęstsze typy systemów transferowych to systemy dwuosiowe i trzyosiowe (lub tri-osiowe). System dwuosiowy zazwyczaj przesuwa detal do przodu oraz dokonuje jego zamocowania/odmocowania. System trzyosiowy dodaje ruch pionowego podnoszenia, co jest kluczowe w przypadku głęboko tłoczonych elementów. Systemy te mogą być montowane bezpośrednio na prasie lub zintegrowane z matrycą. Nowoczesne systemy są zazwyczaj napędzane serwosilnikami, co pozwala na całkowicie programowalny ruch, podczas gdy starsze prasy mogą wykorzystywać stałą, mechaniczną automatyzację. W niektórych zastosowaniach, szczególnie w liniach tandemowych, do przemieszczania detali pomiędzy prasami wykorzystuje się również roboty przemysłowe.

3. Jaka jest różnica między matrycą tandemową a matrycą transferową?

System matrycy transferowej wykonuje wiele operacji tłoczenia w jednej dużej prasie, wykorzystując zintegrowany mechanizm transferowy do przemieszczania elementu między stacjami matrycowymi wewnątrz tej prasy. Linia matryc tandemowych składa się z wielu oddzielnych pras ułożonych w kolejności, przy czym elementy są przenoszone z jednej prasy do drugiej, często za pomocą robotów przemysłowych. Matryce transferowe stosuje się zazwyczaj do małych i średnich części o skomplikowanej konstrukcji, natomiast linie tandemowe wykorzystywane są typowo do bardzo dużych części, takich jak panele karoserii samochodowej.