Stampaggio progressivo, composto e a matrice di trasferimento

Adattare la geometria dei pezzi ai limiti del processo e delle attrezzature

Prima di confrontare i costi, è necessario stabilire se le caratteristiche geometriche di un componente ne impongano l'utilizzo esclusivo di uno specifico processo di stampaggio.

Profili piatti

Per i componenti piatti come rondelle, spessori o piastre con più asole, solitamente si valuta innanzitutto l’utilizzo di uno stampo composto. Eseguire tutte le operazioni di tranciatura e foratura in un’unica corsa garantisce una concentricità e una precisione dimensionale senza pari tra i fori interni e il bordo esterno.

Tuttavia, determinate condizioni costringono i pezzi piatti a seguire un percorso progressivo. Se i fori sono distribuiti troppo vicini tra loro o troppo vicini al bordo esterno, l’acciaio dello stampo tra i tagli diventa troppo sottile per resistere alla pressione di tranciatura. In uno stampo progressivo, queste operazioni di punzonatura possono essere suddivise tra diverse stazioni per preservare la resistenza dello stampo. Inoltre, se il perimetro totale di tranciatura richiede una forza superiore a quella che una singola stazione è in grado di gestire, il carico deve essere distribuito in modo progressivo.

💡 Consiglio tecnico di Shengen: Non dare per scontato che uno stampo composto sia sempre l’opzione predefinita per i pezzi piatti. Controlla attentamente i bordi stretti presenti nel disegno. Se la distanza tra un foro e il bordo del pezzo è inferiore a 1,5 volte lo spessore del materiale, una matrice a corsa singola dello stampo composto potrebbe non avere l’integrità strutturale necessaria per resistere a cicli di produzione ad alto volume.

Caratteristiche di Bent

Quando si valutano componenti con elementi piegati, come staffe o contatti elettrici, l’aspetto principale da considerare è la posizione della nervatura di supporto.

In un layout progressivo, il pezzo deve rimanere collegato al nastro. È necessario verificare se questo punto di collegamento interferisce con la sequenza di piegatura o se la piegatura del metallo richiede spazio che la striscia continua blocca. Se la geometria non consente un collegamento valido alla striscia di supporto durante l’intera sequenza di piegatura senza schiacciare il pezzo, questo non può essere prodotto in modo progressivo. Deve quindi essere stampato in piano e formato in un’operazione secondaria, oppure lavorato utilizzando uno stampo a trasferimento.

Forme disegnate

I pezzi imbutiti, come le coppe profonde, gli alloggiamenti dei motori o i gusci a pareti sottili, dipendono in larga misura da un flusso controllato del materiale. Man mano che il punzone imbutisce il metallo nella cavità, il grezzo deve poter fluire verso l’interno partendo dai bordi esterni.

Se il semilavorato rimane collegato a un nastro di supporto rigido, quest’ultimo funge da ancoraggio. Ciò limita il flusso del materiale, causando un eccessivo assottigliamento e lo strappo del metallo.

💡 Regola empirica: Se la profondità di un elemento imbutito supera la metà del diametro del pezzo, i limiti imposti dal materiale di una rete di supporto continua causano solitamente dei difetti. In tali casi, il requisito tecnico standard prevede il taglio completo del grezzo e il passaggio a uno stampo di trasferimento. La movimentazione indipendente garantisce lo spazio necessario per imbutire il metallo in modo sicuro attraverso più stazioni.

Verifica delle capacità delle attrezzature

Un progetto di utensile fattibile è inutile se non può essere utilizzato in produzione. Prima di definire un percorso in base alla geometria del pezzo, verificare i limiti dell'attrezzatura:

• Stampa - Tonnellaggio ed energia: La pressa dispone di una forza sufficiente per le operazioni, in particolare per i carichi altamente concentrati tipici della tranciatura composta a stazione singola?
• Dimensioni del letto e lunghezza della corsa: Gli stampi progressivi e a trasferimento a più stazioni richiedono basi della pressa di dimensioni adeguate. Gli stampi a trasferimento e i pezzi imbutiti richiedono inoltre una corsa della pressa sufficientemente lunga da consentire l'estrazione del pezzo e il passaggio delle dita meccaniche durante il trasferimento.
• Limiti dell'automazione: Gli alimentatori a bobina, i raddrizzatori e i meccanismi di trasferimento sono in grado di gestire con precisione lo spessore, la larghezza e il passo di avanzamento specifici richiesti per il materiale?

Confronto tra il controllo dimensionale e la qualità dei pezzi

Prima di esaminare i preventivi e i costi relativi alle attrezzature, è necessario verificare che il processo selezionato sia in grado di rispettare costantemente le tolleranze indicate nel disegno.

Posizione delle caratteristiche e accumulo delle tolleranze

Il controllo dimensionale spesso determina il percorso di lavorazione, soprattutto per quanto riguarda rapporti quali le distanze tra foro e bordo esterno o tra foro e piega.

In uno stampo composto, i fori interni e il profilo esterno vengono tagliati esattamente nello stesso momento. Questa lavorazione a stazione singola garantisce naturalmente la concentricità, il che significa che il rapporto tra il foro e il bordo rimane stabile senza necessità di un complesso sistema di tracciamento.

In uno stampo progressivo o a trasferimento, il pezzo si sposta attraverso diverse stazioni. Ad esempio, un foro potrebbe essere praticato nella stazione 2, mentre il bordo esterno viene rifilato nella stazione 5 e una piegatura viene eseguita nella stazione 7. Anche con perni di guida o pinze di trasferimento ad alta precisione, durante il posizionamento si verificano micromovimenti. Ciò comporta un accumulo di tolleranze. Se le caratteristiche critiche del vostro assemblaggio non condividono lo stesso riferimento di base nella sequenza dello stampo, il vostro prodotto finale CMM Il rapporto probabilmente non andrà a buon fine. I progettisti degli utensili devono pianificare attentamente la sequenza in modo da realizzare le caratteristiche critiche nella stessa stazione, ogni volta che sia possibile.

Qualità dei bordi e planarità

Il processo di stampaggio influisce direttamente sulle caratteristiche fisiche dei bordi del pezzo. Quando un punzone penetra nel metallo, crea un arrotondamento su un lato e una bava affilata sull’altro. Poiché i pezzi in uno stampo progressivo rimangono in genere piatti sul blocco dello stampo, la direzione della bava è solitamente uniforme. Negli stampi a trasferimento, in cui i pezzi possono essere capovolti per operazioni diverse, la direzione della bava richiede un’attenzione particolare.

Inoltre, non date per scontato che la lavorazione di un pezzo piatto in un unico passaggio garantisca un risultato perfettamente piatto. Negli stampi composti, i cuscinetti di espulsione o le piastre di estrazione esercitano una pressione enorme per spingere il pezzo fuori dalla cavità stretta dello stampo. Su materiali più sottili, questa forza di estrazione può causare deformazioni a concavo o a arco. Se le vostre specifiche richiedono una planarità rigorosa o un bordo privo di bave, è necessario pianificare operazioni secondarie come la burattatura vibrante o la spianatura a rulli. Queste operazioni aumentano i tempi di produzione e il costo unitario, fattori che devono essere presi in considerazione nei vostri confronti tra le richieste di preventivo, indipendentemente dal metodo di stampaggio primario.

Difetti di formatura e comportamento del materiale

Per i componenti che richiedono operazioni di piegatura o imbutitura, il processo di produzione influisce sul comportamento del materiale sotto sforzo. Tra i difetti di formatura più comuni figurano il ritorno elastico, la formazione di grinze, la fessurazione e l’abrasione superficiale.

Lo spessore del materiale, la tempra e la lubrificazione determinano la gravità di questi difetti. Uno stampo progressivo potrebbe avere difficoltà con un imbutitura profonda perché la linguetta di supporto annessa limita il flusso del materiale, causando strappi. Trasferendo lo stesso pezzo su uno stampo a trasferimento, il materiale può fluire liberamente, eliminando spesso il problema delle fessurazioni.

Nel valutare i campioni del primo pezzo lavorato (FOT), gli ingegneri devono verificare ben più delle semplici dimensioni. Prima dell’avvio della produzione in serie, è necessario verificare le condizioni visive delle superfici, l’assottigliamento del materiale nei raggi di curvatura e l’adattamento dei componenti.

Punto di controllo delle decisioni di processo: Confrontate i costi finanziari delle diverse soluzioni di stampaggio solo dopo aver verificato che entrambe siano in grado di soddisfare in modo affidabile gli stessi criteri di qualità e accettazione. Uno stampo più economico rappresenta un problema se genera un tasso di scarti pari a 15%.

Confronta i costi totali e la produzione effettiva

Una volta accertata la fattibilità tecnica, la decisione passa a considerare gli aspetti economici del progetto. Il percorso più conveniente in termini di costi dipende interamente dal rapporto tra l’investimento nelle attrezzature, la resa dei materiali e il volume di produzione.

Investimento in utensili

I costi di attrezzaggio comprendono la progettazione degli stampi, la lavorazione CNC, l'assemblaggio, l'integrazione dei sensori e le fasi di collaudo.

In generale, gli stampi progressivi richiedono un investimento iniziale più elevato poiché utilizzano un set di stampi più grande con diverse stazioni complesse per la lavorazione del nastro continuo. Anche gli stampi a trasferimento comportano costi elevati, non necessariamente dovuti alle stazioni di stampaggio stesse, ma all’automazione richiesta (dita di trasferimento, servoazionamenti) necessaria per spostare i semilavorati indipendenti. Gli stampi composti richiedono solitamente l’investimento iniziale più basso grazie alla loro struttura compatta a stazione singola.

Tuttavia, è bene evitare le classifiche basate su prezzi fissi degli utensili e tenere conto della manutenzione a lungo termine. L'affilatura e la manutenzione di uno stampo progressivo a 12 stazioni sono significativamente più costose e richiedono più tempo rispetto alla manutenzione di uno stampo composto a stazione singola. Inoltre, l'esecuzione di un ordine di modifica tecnica (ECO) su uno stampo progressivo in una fase avanzata del ciclo di vita del progetto può interrompere l'intero ritmo di produzione, comportando costose ricostruzioni.

Resa dei materiali (il fattore di costo nascosto)

Il consumo di materiale è spesso il fattore determinante che distingue lo stampaggio progressivo da quello a matrice fissa, soprattutto quando si lavorano materiali costosi come il rame, l’acciaio inossidabile o le leghe utilizzate nel settore aerospaziale.

Nella stampaggio progressivo, la striscia di supporto e i ponti di collegamento sono indispensabili per il trasporto del pezzo. Questa configurazione genera una percentuale fissa di scarti di scheletro, spesso compresa tra il 15% e il 30% del peso totale del rotolo. Nella stampaggio a trasferimento, poiché il pezzo viene immediatamente separato, la striscia di supporto viene eliminata.

Sebbene gli stampi a trasferimento generino ancora una certa quantità di scarti nella fase iniziale di tranciatura, il risparmio di materiale è significativo. È necessario valutare la disposizione specifica del nastro per entrambe le opzioni. È importante tenere presente che i calcoli della resa del materiale devono tenere conto anche degli scarti dovuti alle prove iniziali, degli scarti alle estremità del rotolo e degli scarti di attrezzaggio, non solo della disposizione teorica.