Já alguma vez se perguntou como é que os automóveis são fabricados de forma tão rápida e segura? Este artigo revela a magia por detrás das linhas de produção de estampagem automatizadas, onde os robots substituem o trabalho manual, aumentando a eficiência em 35% e eliminando os riscos de lesões. Mergulhe para explorar o fascinante mundo do fabrico automatizado de alta velocidade e veja como ele revoluciona a indústria automóvel!
Nas linhas de produção de estampagem convencionais, o manuseamento de materiais entre o equipamento a montante e a jusante dependia tradicionalmente de trabalho manual. No entanto, à medida que as velocidades de produção aumentaram, esta abordagem manual à carga e descarga de peças tornou-se ineficiente e uma preocupação de segurança significativa.
Os operadores, sob pressão para manterem um elevado rendimento, ignoram frequentemente os perigos inerentes às máquinas em movimento rápido. Este facto conduziu a uma frequência alarmante de acidentes, em particular incidentes em que as mãos são apanhadas e feridas pelo equipamento de prensagem. Para resolver estes problemas de segurança e simultaneamente aumentar a produtividade, foram desenvolvidas e implementadas linhas de produção automatizadas robotizadas.
Os sistemas de produção automatizados utilizam equipamento sofisticado de manuseamento de materiais para transferir componentes de chapa metálica entre operações de prensagem sequenciais, eliminando a necessidade de intervenção manual. Esta abordagem não só reduz o risco de lesões no local de trabalho, como também aumenta significativamente a eficiência da produção, com melhorias típicas de aproximadamente 35% no rendimento.
No período que se seguiu a 2005, assistiu-se a uma aceleração dramática na adoção de tecnologias de produção automatizadas para operações de estampagem no sector da indústria automóvel nacional. Esta mudança marcou o início de uma nova era na automatização da estampagem. A Figura 1 ilustra uma representação esquemática de uma moderna linha de produção de estampagem automatizada, destacando a integração de sistemas robóticos, mecanismos de transferência e equipamento de prensagem num fluxo de trabalho contínuo.
Estas linhas avançadas incorporam frequentemente caraterísticas como prensas servo-acionadas para maior precisão e eficiência energética, sistemas de visão para controlo de qualidade em tempo real e sistemas de controlo inteligentes que optimizam os parâmetros de produção com base em dados em tempo real. A implementação dos princípios da Indústria 4.0 melhorou ainda mais estes sistemas, permitindo a manutenção preditiva, simulações de gémeos digitais para otimização de processos e uma integração perfeita com sistemas de planeamento de recursos empresariais (ERP).
Figura 1 Diagrama esquemático da linha de produção de estampagem automática
Atualmente, as prensas mais utilizadas são as prensas mecânicas fechadas, que podem ser utilizadas para vários processos de estampagem a frio, tais como corte, conformação, dobragem, correção e desenho superficial de peças de chapa fina. Os parâmetros do processo da prensa são cruciais, uma vez que não só afectam a qualidade do produto, como também têm um impacto significativo na eficiência, custo e segurança.
A secção seguinte apresenta uma breve panorâmica dos parâmetros importantes e da precisão de algumas prensas:
Noções básicas de imprensa
A fundação da prensa deve suportar o seu peso e suportar as forças de vibração geradas quando a prensa arranca, e transferir essas forças para o solo sob a fundação. A fundação deve ser capaz de resistir de forma fiável a 0,15 MPa. A resistência da fundação é projectada e construída pelo departamento de engenharia civil com base na qualidade do solo local. A fundação de betão tem de ser vazada numa operação contínua e sem interrupções.
Depois de encher a fundação com betão, a superfície deve ser alisada uma vez e depois novamente com uma pá ou lixa. Para proteção contra o óleo, a superfície inferior da fundação deve ser revestida com cimento resistente a ácidos. O desenho básico fornece as dimensões internas da fundação, o que representa o espaço mínimo necessário para instalar a prensa.
Os indicadores de resistência, tais como a marca do cimento, a disposição dos varões de reforço, a dimensão da área de suporte da fundação e a espessura da fundação não devem ser alterados. A capacidade de suporte básica deve ser superior a 1,95 MPa.
Guia de pós-sincronização
Posto de orientação: Liga a caixa de velocidades da viga e o cursor, transmitindo o movimento desacelerado da caixa de velocidades ao cursor para obter o movimento vertical do cursor.
Geralmente, existem tipos de ponto único, ponto duplo e quatro pontos, ou seja, um poste-guia, dois postes-guia ou quatro postes-guia.
Guia de pós-sincronização:
Refere-se à precisão de sincronização das colunas de guia da prensa de dois ou quatro pontos no seu movimento para cima e para baixo. Este parâmetro é normalmente estabelecido antes de a prensa sair da fábrica. A precisão da sincronização da coluna guia deve ser mantida dentro de 0,5 mm. Um desalinhamento excessivo resultará numa tensão de tração significativa na força de deslizamento, afectando a qualidade do produto formado no ponto morto inferior.
Altura de montagem do molde
A altura de montagem refere-se à distância entre a superfície inferior da corrediça e a superfície superior da mesa. Existem limites máximos e mínimos para a altura de montagem. Ao projetar o molde, deve ser tida em consideração a possibilidade de instalar e utilizar o molde após a retificação. A altura fechada do molde não deve atingir os valores limite máximo ou mínimo para a altura do molde de prensagem.
A figura 2 mostra um diagrama esquemático da altura de montagem da prensa.
Força nominal da prensa
A força nominal refere-se à capacidade máxima de puncionamento que a prensa pode suportar com segurança na sua estrutura. Na prática, factores como a espessura do material e o desvio de resistência, a lubrificação do molde e o desgaste devem ser tidos em conta para garantir uma margem adequada para a capacidade de estampagem.
Figura 2 Diagrama esquemático da altura de montagem da prensa
Ao efetuar uma operação de carga de impacto, tal como o corte, recomenda-se que a pressão de trabalho seja limitada a 80% ou menos da força nominal. Exceder este limite pode resultar em vibrações significativas e danos na ligação entre o cursor e a transmissão, afectando o tempo de vida normal da prensa. A Figura 3 mostra a curva de carga nominal vs. carga permitida.
Figura 3 Curva de carga admissível da força nominal
Pressão do ar comprimido
O ar comprimido é a principal fonte de energia para assegurar o bom funcionamento da prensa e serve também como fonte de circuito de controlo para a fonte de energia da prensa. A procura de pressão de ar comprimido varia em diferentes locais. A pressão de ar comprimido fornecida pela fábrica baseia-se no valor máximo de exigência da prensa. As peças com valores de exigência mais baixos estão equipadas com válvulas redutoras de pressão para regulação.
O ar comprimido no processo de produção de automação de estampagem pode ser dividido em duas categorias: qualidade do produto e função de ação. A categoria de qualidade do produto é utilizada para moldar a qualidade do produto, como a pressão da almofada de ar. A categoria de função de ação está envolvida no controlo das acções da prensa, como a pressão da embraiagem.
Utilizando a prensa de uma empresa de fabrico como exemplo, a Tabela 1 mostra os valores de pressão de ar comprimido necessários para cada módulo funcional da prensa. Existem muitos mais parâmetros na prensa para além dos cinco acima referidos.
Segue-se um breve resumo e visualização dos parâmetros de imprensa da empresa (Quadro 2) para referência.
Tabela 1 Valor da pressão de ar comprimido necessária para cada módulo funcional
| Não. | Item | Pressão do ar de alimentação MPa | Posição da válvula reguladora de pressão | Nota | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Fornecimento total de ar | ≥0.5 | |||
| 2 | Embraiagem | 0.32 | Plataforma de marcha de viga | ||
| 3 | Equilibrador | 0.47 | Poste frontal esquerdo interior | Valor calculado sem molde | |
| 4 | Proteção hidráulica | Bomba de ar | 0.29 | Controlo deslizante interior | Calculado |
| 5 | Válvula de descarga | 0.32 | Controlo deslizante interior | Calculado | |
| 6 | Almofada elástica | 0.04 ~ 0.8 | Poste frontal esquerdo interior | ||
Quadro 2 Resumo dos parâmetros da prensa
| Não | Item | Valor | Unidade | |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Força nominal | 10000 | kN | |
| 2 | Curso de força nominal (antes do ponto morto inferior) | 12.5 | mm | |
| 3 | Controlo deslizante comprimento do curso | 1000 | mm | |
| 4 | Número de cursos de deslizamento (em funcionamento a seco) | Contínuo | 8-12 | Tempos / minuto |
| Máximo individual | 8 | |||
| Afinação | 3 | |||
| 5 | Altura máxima de carga | 1350 | mm | |
| 6 | Regulação da altura de carga | 500 | mm | |
| 7 | Distância ferroviária | L*R | 4970 | mm |
| 8 | Tamanho da superfície inferior da corrediça | L*R | 4600 | mm |
| F*B | 2400 | mm | ||
| 9 | Tamanho da mesa de trabalho | L*R | 4600 | mm |
| F*B | 2400 | mm | ||
| 10 | Espessura da mesa de trabalho | 300 | mm | |
| 11 | Mesa de trabalho móvel | Caminho em movimento | Mover para a esquerda e para a direita | |
| Quantidade | 2 | Peças | ||
| Altura da mesa móvel | 700 | mm | ||
| Peso de transporte | 50 | t | ||
| 12 | Controlo deslizante | Tipo de carril | Guia de ângulo reto | |
| Tipo de batimento | / | |||
| Força de batida | / | kN | ||
| Vencer o AVC | / | mm | ||
| Número de batedores | / | Peças | ||
| 13 | Almofada elástica | Tipo | Coroa única de gás puro | |
| Quantidade | 1 | Peças | ||
| Força de ejeção | 4500 | kN | ||
| Força de retenção em branco | 4500 | kN | ||
| Acidente vascular cerebral | 0 ~ 300 | mm | ||
| 14 | Força de equilíbrio do equilibrador (a 0,62 MPa de pressão de ar) | 200 | kN | |
| 15 | Pressão da fonte de ar de entrada | 0.7 | MPa | |
| 16 | Consumo de ar livre | 1 | m³ / min | |
Conclusões
A prensa é o equipamento principal no processo de produção de estampagem. Com o rápido crescimento da indústria automóvel, tem havido um aumento correspondente na procura de equipamento de alta precisão. O desenvolvimento do processo de estampagem passou por três fases: linha de produção manual, produção intermitente automatizada e produção contínua automatizada de alta velocidade. Em cada iteração da atualização do modelo, o equipamento de produção desempenha um papel crucial.
Agora que já temos um conhecimento básico da prensa, passemos ao tema das linhas de produção automáticas.
As linhas de produção de estampagem automática incluem principalmente: progressivo estampagem, estampagem em várias estações, e estampagem em tandem.
Devido às suas características únicas, estas linhas de produção são utilizadas para produzir diferentes veículos automóveis chapa metálica e desempenham um papel significativo na automação automóvel e em sistemas de produção eficientes. Este artigo compara e analisa as características destas três linhas de produção de automação de estampagem e fornece orientações para a seleção de uma linha de produção com base nas suas características.
Deste modo, será mais fácil para as empresas escolherem uma linha de produção que se adeqúe às características específicas das suas peças. Com o rápido crescimento da indústria automóvel, as quatro principais indústrias de estampagem para o fabrico de automóveis também floresceram. Para fazer face ao aumento da produção, surgiram várias linhas de produção automatizadas, cada uma com as suas próprias características adequadas a diferentes produtos.
Este artigo categoriza as linhas de produção de automação de estampagem comuns em estampagem progressiva, estampagem multi-estação e estampagem tandem, e analisa brevemente as características e métodos de seleção de cada linha de produção para ajudar as empresas a escolher o método de produção correto para as características dos seus produtos.
（1）Visão geral:
A linha de produção automática para estampagem progressiva é uma linha de produção que utiliza a estampagem progressiva e é normalmente constituída por um alimentador de desenrolamento, um punção, uma matriz progressiva e uma linha de corte automático. Automatiza o processo de desenrolamento da bobina, achatando a tira, lubrificando a tira, estampando-a em pedaços e recolhendo os produtos acabados offline.
O componente mais importante é a matriz progressiva, que consiste em várias estações, até mais de 20 estações. Cada estação está ligada entre si para realizar diferentes tarefas de processamento, tais como perfuração e corte, flangeamento, moldagem, corte e assim por diante. Todas estas tarefas são concluídas num único curso da prensa. Após a conclusão de um curso, o alimentador avança a tira de material por um passo fixo, permitindo que vários processos sejam concluídos num único punção recíproco da prensa.
Como mostra a Figura 1.
Figura 1 Diagrama simplificado de uma linha de produção automática progressiva
(2) Características:
O ciclo de produção da linha de produção de automação de estampagem progressiva é relativamente alto, geralmente até 30 vezes / min.
Figura 2 Processo de disposição progressiva da matriz
（1）Visão geral:
Uma linha de produção com vários moldes de estação independentes (normalmente 4 a 5) localizados numa mesa de prensa de grande tonelagem utiliza um desempilhador ou alimentador de desenrolamento para carregar, uma barra de alimentação automática para transferir peças processadas e uma correia transportadora automática para recolher produtos acabados fora de linha. Como mostra a Figura 3."
Figura 3 Linha de produção automatizada de estampagem em várias estações
（2）Características
O material do fundo pode ser um material em rolo ou uma peça em bruto, o que proporciona flexibilidade e melhora a taxa de utilização do material. A linha de produção utiliza alimentação automática de varetas e tem uma taxa de perfuração mais baixa em comparação com a linha de produção de matriz progressiva, mas uma taxa mais elevada do que a linha de produção tandem tradicional, resultando numa maior eficiência de produção.
Também pode incorporar sensores como sensores de carga e descarga, deteção de material duplo, sensores de aderência, sensores no molde, etc. para monitorizar a posição e o estado do material e do produto durante a produção, garantindo uma elevada segurança.
Existem requisitos rigorosos para a altura de alimentação e a direção de estampagem dos moldes em cada estação e, para manter a estabilidade na alimentação, os estados de cada processo devem ser geralmente consistentes.
（1）Visão geral:
Uma linha de produção automatizada é formada pela disposição de várias prensas numa série. Cada mesa de prensa contém um par de moldes, o que representa uma fase do processo de produção. O carregamento, a transferência de peças processadas e o trabalho de descarregamento e embalagem são efectuados por um braço mecânico automático ou robot. Como mostra a Figura 4.
Figura 4 Linha de produção automática para estampagem em tandem
（2）Características
Tem uma vasta gama de aplicações e pode ser utilizado na produção de vários componentes de estampagem. Não existem requisitos rigorosos quanto ao tamanho, forma e espessura destes componentes, o que permite uma grande flexibilidade na produção de peças de cobertura em grande escala.
No entanto, a eficiência da produção é baixa devido à utilização de um braço robótico para a alimentação, o que limita o tempo de ciclo. Em comparação com as linhas de produção progressivas e as linhas de produção com várias estações, este método é menos eficiente.
Por outro lado, a manutenção e a depuração do molde são facilitadas. Cada molde pertence a uma prensa separada, permitindo fixação e parâmetros de trabalho. Isto significa que a manutenção e a depuração de cada molde podem ser realizadas separadamente sem afetar outros processos.
A desvantagem é que este método requer uma grande área de produção. Uma linha de produção em série tradicional inclui normalmente 4 a 5 prensas, ocupando uma quantidade significativa de espaço.
Ao escolher uma linha de produção de automação de estampagem, vários factores críticos devem ser cuidadosamente avaliados para garantir o melhor desempenho, eficiência e qualidade do produto:
(1) Caraterísticas do material:
Avaliar as propriedades do material, incluindo a sua formabilidade, resistência à tração e dureza. Estes factores influenciam a escolha entre sistemas de alimentação de bobinas e de chapas, bem como os requisitos específicos das ferramentas. Por exemplo, os aços de alta resistência podem exigir sistemas de prensa mais robustos e conceções de matrizes especializadas para evitar o retorno elástico e alcançar tolerâncias apertadas.
(2) Espessura do material e gama dimensional:
Considere tanto a espessura do material como a gama de dimensões da sua linha de produtos. Esta informação é crucial para:
(3) Flutuações do volume de produção e da procura:
Analise as suas necessidades mensais de produção e as potenciais flutuações da procura. Esta avaliação ajuda-o a:
(4) Complexidade do produto e requisitos de qualidade:
Examine a complexidade das suas peças estampadas e as normas de qualidade associadas:
(5) Necessidades futuras de produção:
Antecipar potenciais alterações na sua gama ou volume de produtos:
(6) Custo total de propriedade:
Não se esqueça de considerar o investimento inicial:
(7) Integração com os sistemas existentes:
Avaliar a forma como a nova linha de estampagem se integrará na atual:
Linha de produção automatizada de estampagem progressiva
De acordo com as características de cada processo distribuído numa tira e os punções máximos de processo que podem ser alcançados, pode ser utilizado para produzir pequenas peças na carroçaria do automóvel e pode proporcionar um elevado fornecimento.
Linha de produção automatizada de estampagem multi-estação
Pode ser utilizada para a produção rápida de peças de tamanho médio que são resistentes à deformação. Peças simétricas com formas complexas à esquerda e à direita, bem como produtos que podem ser agarrados pela alavanca automática, podem ser produzidos numa linha automática.
Linha de produção automatizada de estampagem em tandem
Devido à distribuição independente de cada processo em cada prensa, esta linha de produção apresenta o mais alto nível de flexibilidade. É ideal para a produção de peças grandes e complexas e facilita a depuração de processos individuais e a produção independente, facilitando a manutenção de um elevado controlo de qualidade dos produtos.
As características das três linhas de produção são apresentadas no quadro 1
| Vantagens | Desvantagens | Aplicações | |
|---|---|---|---|
| Progressivo | ① Tempos de impacto elevados, alta eficiência e alto rendimento ② Pegada pequena | ① Má utilização do material ② Apenas adequado para peças pequenas ③ O molde para peças individuais é grande e difícil de depurar. | ① Pequenas peças estruturais com elevada procura |
| Transferência | ① Elevado nível de eficiência de automatização ② Capaz de produzir uma grande variedade de produtos ③ Elevada utilização de materiais ④ Equipado com vários dispositivos automáticos de deteção de segurança. | ① O processo de conceção do produto tem maiores exigências para a instalação conjunta de moldes. ② A instalação combinada de moldes leva a uma depuração e manutenção inconvenientes. ③ As linhas de produção têm baixa permutabilidade e exigem moldes específicos para a produção numa única linha. | ① As peças da viga, peças de reforço, peças do deflector, etc. têm uma forma regular e são fáceis de fixar, e todo o processo pode ser distribuído na mesma bancada de trabalho. ② Peças com maior procura |
| Tandem | ① Tipos de produtos mais aplicáveis ② Métodos de entrega flexíveis para carga e descarga e peças de processo ③ Elevada permutabilidade da linha de produção ④ Fácil depuração e manutenção ⑤ Elevada utilização de material | ① Grande área de implantação ② Baixa eficiência de produção | ① Partes grandes e partes de cobertura ② Peças com tecnologia complicada e requisitos de alta qualidade |
A escolha entre linhas de produção de automação de estampagem pode ser feita com base em duas prioridades: alto rendimento e alta flexibilidade.
Para um grande volume de peças, deve ser selecionada uma linha de produção automatizada com elevada eficiência e elevado rendimento.
Se as peças forem complexas e exigirem uma tecnologia de produção avançada, deve ser considerada uma linha de produção flexível.
Esta situação é representada numa ilustração simples na Figura 5.
Figura 5 Intenção especial de 3 linhas de produção
Com base nas suas características únicas, as linhas de produção de automação de estampagem são amplamente utilizadas nas principais fábricas de automóveis, proporcionando um apoio robusto ao crescimento da indústria automóvel e ao rápido aumento da produção automóvel.
Compreender e analisar a linha de produção de automatização da estampagem ajuda a selecionar o método de produção de estampagem e aproveita os pontos fortes das respectivas linhas automáticas para beneficiar o sector automóvel.
Abreviatura no estrangeiro:：Ｐ.Ｒ.Ｇ /Ｔ.Ｒ.Ｆ/Ｔ.Ｄ.Ｍ
O método de produção de automatização da estampagem a selecionar é geralmente considerado a partir dos seguintes factores
Progressivo morrer automatização método
Uma matriz progressiva é um tipo de matriz de estampagem a frio que utiliza uma matéria-prima em forma de tira e efectua vários processos de estampagem simultaneamente num ciclo de estampagem utilizando várias estações.
A cada punção, a tira move-se numa distância fixa até que o produto final esteja concluído.
Método de automatização de estações múltiplas （Transferência）
A técnica de perfuração multi-estação envolve a disposição de vários moldes de processo numa prensa de perfuração e a utilização da reciprocidade única do cursor de perfuração para realizar várias operações, tais como corte, perfuração, dobragem, estiramento, corte, etc., simultaneamente nos moldes instalados na máquina-ferramenta. O robot transfere a peça de trabalho de uma estação para a seguinte durante cada ciclo para produzir uma peça acabada.
Pode ser classificado em manipuladores bidimensionais e tridimensionais.
Método de manipulação tridimensional
Método de automatização Tandem （Tandem）
Vários punções são dispostos em série para criar uma linha de produção de estampagem completa, com cada matriz de punção a corresponder a um processo de formação separado.
A transferência de materiais entre os punções é efectuada através de automação robótica.
Este método é adequado principalmente para linhas de produtos com baixa demanda de produção, etapas de processamento limitadas e linhas de produção independentes que são altamente flexíveis.
-END-
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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