REZUMAT

Sistemele de automatizare cu matrițe de transfer reprezintă un proces eficient de fabricație care utilizează o matriță multi-stație combinată cu un mecanism de transfer mecanic sau servoacționat pentru a deplasa și forma piese din metal în mod automat. Această metodă este ideală pentru producerea de componente complexe, în volume medii sau mari, oferind o mai mare libertate de proiectare pentru piese intricate, comparativ cu presarea progresivă. Avantajul principal constă în capacitatea de a manipula piese separate, permițând operațiuni mai complexe la fiecare stație.

Ce sunt sistemele de automatizare cu matrițe de transfer?

Un sistem de automatizare cu matrițe de transfer este un proces sofisticat de formare a metalelor centrat pe o matriță cu mai multe stații. Spre deosebire de metodele mai simple de stampare, un sistem cu matrițe de transfer efectuează mai multe operații — cum ar fi formarea, perforarea, tăierea și tragerea — într-o anumită succesiune. Caracteristica definitorie este mecanismul său de transfer automat, care preia fizic o piesă semifabricat, o deplasează la următoarea stație și o poziționează cu precizie pentru operația următoare. Acest proces este conceput pentru piese care sunt prea complexe sau prea mari pentru o configurație cu o singură stație sau cu matrițe progresive.

Principiul de bază constă în tratarea fiecărui semifabricat ca un component separat și individual încă de la prima stație. În majoritatea cazurilor, prima operație constă în tăierea unei plăci dintr-o bobină brută de material. De la acest moment, piesa este desprinsă de banda de material. Această libertate permite operații imposibile în cazul ștanțării progresive, unde piesa rămâne atașată de bandă până la ultimul pas. De exemplu, piesele pot fi rotite, ridicate sau reașezate sub diverse unghiuri, permițând crearea unor forme adânc trase, geometrii neregulate și componente cu elemente pe mai multe fețe.

Producătorii aleg sistemele cu matrițe de transfer atunci când producția necesită un echilibru între volum mare, complexitate și eficiență costuri. Deși investiția inițială în echipamente poate fi semnificativă, automatizarea reduce drastic costurile cu forța de muncă și crește productivitatea pentru serii mari de producție. Această tehnologie este foarte răspândită în industria auto pentru fabricarea de componente structurale, carcase și piese pentru partea inferioară a vehiculului. Pentru a înțelege mai bine locul ei în procesul de fabricație, este util să o comparăm cu alte metode comune de stampare cu matrițe.

Componente de bază și tipuri de sisteme de transfer

Un sistem complet de automatizare cu matrițe de transfer reprezintă o integrare a mai multor componente esențiale care funcționează în unison. Elementele principale sunt presa de ambutisare, care furnizează forța; matrița multi-stație, care conține sculele pentru fiecare operațiune de formare; și mecanismul de transfer, care servește ca inima automatizată a sistemului. Mecanismul de transfer este ceea ce deosebește cu adevărat această tehnologie, dictând viteza, precizia și flexibilitatea sa.

Mecanismele de transfer au evoluat semnificativ, trecând de la sisteme pur mecanice la roboți avansați acționați servo. Această evoluție a extins capacitățile ambutisării cu matrițe de transfer, permițând viteze mai mari și manipularea unor piese mai complexe. Alegerea sistemului depinde de nevoile specifice ale aplicației, inclusiv dimensiunea piesei, viteza de producție și configurația presei. De exemplu, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. se specializează în matrițe personalizate pentru stamparea automotive, folosind sisteme avansate pentru a satisface cerințele stricte de precizie și eficiență ale principalilor producători OEM.

Diferitele tipuri de sisteme de transfer oferă avantaje distincte și sunt selectate în funcție de mediul de producție:

• Sisteme montate pe presă: Acestea sunt integrate direct în presa de stampare. Pot fi mecanice, acționate de arborele cotit principal al presei, sau servo-acționate, oferind control independent asupra profilurilor de mișcare. Sistemele servo oferă o flexibilitate superioară, permițând mișcări optimizate care cresc precizia, deși presele mecanice tradiționale ating adesea viteze mai mari pentru producția de mare volum.
• Sisteme de transfer prin fereastra presei: După cum sugerează și numele, aceste sisteme includ șine de transfer care trec prin deschiderile laterale ale presei. Această concepție, adesea un sistem servo cu 3 axe, oferă o vizibilitate și acces excelent la zona matriței pentru întreținere și schimbări. Este o soluție versatilă care poate fi adaptată pentru preselor existente.
• Sisteme robotizate de transfer (linii în tandem): Deși diferită de o singură presă cu transfer, această abordare automată folosește roboți industriali pentru a muta piese mari între mai multe prese aranjate în linie. Oferă o mare flexibilitate pentru componente foarte mari, cum ar fi panourile de caroserie auto, dar implică în general o investiție capitală mai mare și un spațiu ocupat mai amplu.

Sistemele moderne sunt în mare parte servo-electrice, deoarece oferă un control precis și programabil asupra tuturor celor trei axe de mișcare: strângere, ridicare și transfer/înclinare. Acest lucru permite o poziționare fluidă și repetabilă, precum și funcționarea la viteză mare, cu funcții precum axe de ridicare cu contragreutate și rulmenți liniari fără întreținere, care asigură fiabilitate și performanță pe termen lung.

Procesul de ambutisare cu matriță de transfer explicat

Procesul de ambutisare cu matriță de transfer transformă o semifabricată metalică plană într-un component finit, tridimensional, printr-o succesiune precis sincronizată de operații. Fiecare ciclu al presei avansează simultan mai multe piese, fiecare dintre acestea parcurgând o etapă diferită a formării. Procesul este un model de eficiență automatizată, care decurge logic de la materialul primar la piesa finalizată.

Deși operațiile exacte variază în funcție de designul piesei, fluxul de lucru fundamental urmează o succesiune constantă, în mai mulți pași:

1. Alimentare material și decupare: Un bobină de material primar este introdusă în prima stație a matriței. Aici, presa efectuează o operație de decupare, tăind forma inițială plană a piesei și separând-o complet de banda de material. Această semifabricat liber este acum pregătit pentru transfer.
2. Preluarea și transferul piesei: Pe măsură ce berbecul presei se deplasează în sus, mecanismul de transfer se angajează. Un set de „degete” mecanice sau pneumatice montate pe barele de transfer prinde ferm semifabricatul. Barele ridică apoi piesa vertical, o deplasează orizontal către următoarea stație și o coboară în următoarea cavitate a matriței.
3. Operații de formare și perforare: Odată ce piesa este poziționată cu precizie în a doua stație, berbecul presei coboară pentru a efectua următoarea operație. Aceasta poate fi o operație de tragere pentru crearea adâncimii, o operație de perforare pentru realizarea găurilor sau o operație de tăiere pentru modelarea marginilor. Acest pas se repetă în mai multe stații, fiecare adăugând mai multe detalii și rafinamente piesei.
4. Operații complexe și repoziționare: La stațiile intermediare, sistemul de transfer poate roti sau reorienta piesa pentru a permite operații pe fețe diferite. Această capacitate este esențială pentru crearea unor geometrii complexe care altfel ar necesita prelucrări secundare. Operațiile pot include ambutisare, rulare, încrețire sau chiar filetare în interiorul matriței.
5. Formarea finală și evacuarea: În ultimele stații, piesa suferă ultimele operații de formare, tăiere sau flanșare pentru a satisface specificațiile finale. Odată ce piesa este finalizată, sistemul de transfer o mută către o stație de ieșire, unde este ejectată din presă pe un transportor sau într-un recipient de colectare.

Întregul proces este perfect sincronizat. Mișcarea sistemului de transfer este temporizată în funcție de cursa presei pentru a se asigura că piesele sunt complet scoase din matrițe înainte ca acestea să se închidă și sunt poziționate perfect pentru fiecare lovitură. Acest nivel înalt de automatizare asigură consistență, calitate și o producție de mare volum.

Aplicații cheie și avantaje industriale

Automatizarea cu matrițe de transfer oferă o combinație unică de versatilitate și eficiență, făcând din ea metoda preferată de fabricație pentru componente metalice complexe în mai multe industrii cheie. Capacitatea sa de a produce piese mari, adânc trase, cu detalii complicate, în volume mari, oferă un avantaj competitiv distinct acolo unde atât forma, cât și funcționalitatea sunt esențiale. Tehnologia este deosebit de importantă în sectoarele care necesită înaltă precizie și repetabilitate.

Industriile principale care se bazează pe stamparea cu matrițe de transfer includ automotive, electrocasnice, HVAC și accesorii sanitare. În sectorul auto, este utilizată pentru fabricarea unor componente precum elemente structurale ale cadrului, suporturi pentru motor, rezervoare de combustibil și cartere de ulei. Pentru electrocasnice, produce carcase complexe, cuve adânc trase pentru mașini de spălat și carcase de compresor. Elementul comun este necesitatea unor piese cu geometrie complexă, care sunt rezistente, ușoare și produse rentabil, în milioane de exemplare.

Principalele avantaje care determină adoptarea sa sunt:

• Libertate de Proiectare: Deoarece piesa este separată de o bandă purtătoare, proiectanții beneficiază de o mai mare flexibilitate. Extrudările adânci, perforările laterale și elementele de pe mai multe axe sunt toate posibile într-un singur proces, lucru care poate fi observat în proiectele realizate de producători precum Layana .
• Rentabilitate pentru volume mari: Deși costurile cu utilajele sunt ridicate, costul redus al pieselor în cazul producției de masă asigură un randament ridicat al investiției. Automatizarea reduce forța de muncă, iar o utilizare eficientă a materialului minimizează deșeurile.
• Potrivire pentru piese mai mari: În comparație cu ambutisarea progresivă, sistemele cu transfer pot prelucra materiale semnificativ mai mari și mai groase, fiind astfel ideale pentru componente structurale robuste.
• Integrarea operațiilor: Mai multe etape, inclusiv operațiuni de formare neconvenționale și chiar asamblare sau filetare în interiorul matriței, pot fi consolidate într-o singură presă, eliminându-se astfel necesitatea unor procesări secundare.

Pentru a determina dacă această tehnologie este potrivită, un producător ar trebui să ia în considerare următorii factori:

Este stamparea cu matriță de transfer potrivită pentru proiectul dumneavoastră?

• Complexitatea piesei: Are piesa caracteristici adânc trase, un raport mare între lungime și diametru sau necesită operații pe mai multe fețe?
• Volumul de Producție: Sunt nevoile de producție în intervalul mediu spre ridicat (zeci de mii până la milioane de piese)?
• Dimensiunea piesei: Este piesa prea mare sau voluminoasă pentru a fi gestionată practic pe o bandă portantă de matriță progresivă?
• Tipul și grosimea materialului: Implică aplicația materiale de grosime mai mare care necesită scule robuste și manipulare specială?

Dacă răspunsul la mai multe dintre aceste întrebări este da, automatizarea cu matriță de transfer este probabil cea mai eficientă și economică soluție de producție.

Întrebări frecvente

1. Ce este o matriță de transfer?

O matriță de transfer este un tip de sculă de ambutisare utilizată într-o presă care are mai multe stații pentru a efectua o succesiune de operații. Caracteristica sa definitorie este că lucrează cu piese separate de banda de material. Un sistem de transfer mecanic sau robotic deplasează aceste piese individuale de la o stație la alta, permițând crearea unor componente mari sau complexe care nu pot fi realizate cu o matriță progresivă.

2. Care sunt diversele tipuri de mecanisme de transfer utilizate în sistemul de automatizare?

Cele mai comune tipuri de sisteme de transfer sunt sistemele cu 2 axe și cele cu 3 axe (sau triaxiale). Un sistem cu 2 axe deplasează în mod tipic o piesă înainte și o fixează/deblochează. Un sistem cu 3 axe adaugă o mișcare de ridicare verticală, esențială pentru piesele adânc trase. Aceste sisteme pot fi montate pe presă sau integrate direct în matriță. Sistemele moderne sunt de obicei acționate servo, permițând o mișcare complet programabilă, în timp ce presele mai vechi pot utiliza automatizări mecanice fixe. În unele aplicații, în special în liniile tandem, roboți industriali sunt utilizați și pentru a transfera piese între prese.

3. Care este diferența dintre matrița tandem și matrița de transfer?

Un sistem de matrițe cu transfer realizează mai multe operațiuni de stampare într-o singură presă mare, utilizând un mecanism integrat de transfer pentru a deplasa piesa între stațiile de matrițare din interiorul presei. O linie de matrițe în tandem constă din mai multe prese separate aranjate în secvență, piesele fiind mutate de la o presă la alta, adesea prin roboți industriali. Matrițele cu transfer sunt în general pentru piese complexe de dimensiuni mici până la medii, în timp ce liniile în tandem sunt utilizate în mod tipic pentru piese foarte mari, cum ar fi panourile caroseriei auto.