Fundamentos da linha de produção de estampagem automática

Aplicação da prensa na linha de produção de estampagem automática

Processo de produção de estampagem automática

Nas linhas de produção de estampagem tradicionais, o manuseamento de materiais entre o equipamento dianteiro e traseiro é efectuado manualmente. Com o aumento do ritmo de produção, a recolha e a descarga manuais não só não conseguem acompanhar o ritmo como também representam potenciais riscos de segurança.

O pessoal tende a concentrar-se na velocidade, negligenciando os perigos colocados pelo equipamento em movimento, o que leva a acidentes frequentes em que o equipamento é pressionado contra as mãos e causa ferimentos. Para mitigar estes riscos e melhorar a eficiência, foi desenvolvida uma linha de produção automatizada robotizada.

A produção automatizada envolve a utilização de equipamento em vez de mão de obra manual para o transporte de folhas entre as prensas frontal e traseira. Isto não só elimina o risco de lesões, como também aumenta a eficiência da produção em cerca de 35%.

Após 2005, a tecnologia de produção automatizada de peças estampadas no sector automóvel nacional registou um crescimento significativo, marcando o início de uma era de produção automatizada de peças estampadas. A figura 1 mostra um diagrama esquemático de uma linha de produção automatizada de estampagem.

Figura 1 Diagrama esquemático da linha de produção de estampagem automática

Principais parâmetros do processo de produção da prensa

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

Quadro 2 Resumo dos parâmetros da prensa

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.

Tipos de linha de produção de estampagem automática

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.

Linha de produção de estampagem progressiva

（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.

1. Elevada eficiência de produção.
   A matriz progressiva é uma matriz de processo multitarefa que pode realizar puncionamento, dobragem, conformação e desenho dentro de um conjunto de matrizes, resultando em alta produtividade. O processo de layout da matriz progressiva é mostrado na Figura 2.

Figura 2 Processo de disposição progressiva da matriz

2. Fácil de automatizar.
   A linha de produção de matrizes progressivas permite a operação automática de carregamento, alimentação, processamento e descarregamento de peças, reduzindo os custos de mão de obra e aumentando a eficiência da produção. Além disso, elimina inconsistências e anomalias que podem ocorrer durante as operações manuais.
3. Pode utilizar a produção de punções de alta velocidade.
   Dependendo do estado do produto, pode ser considerada uma punção de alta velocidade para alcançar uma maior eficiência de produção.
4. Operação segura.
   O equipamento de prensa progressiva tem portas de segurança para otimizar a utilização do material. A área de trabalho é isolada da área do operador para criar uma área de trabalho relativamente fechada, garantindo a segurança durante a produção a alta velocidade. Isto resulta numa maior eficiência de produção em comparação com as linhas de produção em série tradicionais.
5. Poupar a área da unidade de produção.
   Uma máquina-ferramenta constitui o componente de processamento de uma linha de produção e é capaz de produzir um produto. Tem um design compacto, simplifica a deteção do transporte de material e de produtos semi-acabados e oferece uma elevada segurança.
6. A utilização de materiais não é elevada.
   Para garantir a estabilidade da alimentação e cumprir vários requisitos, é normalmente necessário distribuir as tarefas de processamento uniformemente por cada fase. Isto pode resultar no sacrifício de uma parte do material, resultando numa menor taxa de utilização do material.

Linha de produção automatizada de estampagem multi-estação

（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.

Linha de Produção de Automação de Estampagem Tandem

（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.

Como selecionar a linha de produção de automatização de estampagem

Ao escolher o tipo de linha de produção de estampagem, devem ser tidos em consideração os seguintes factores:

(1) Material do produto:

O tipo de material, o seu desempenho de conformação e a dureza devem ser avaliados para determinar a seleção da bobina ou formação de chapa.

(2) Espessura do material:

A espessura do material deve ser considerada juntamente com o tipo de material para determinar a tonelagem da máquina de perfuração e o sistema de suporte do mecanismo de alimentação.

(3) Oferta e procura mensais:

A capacidade de produção deve ser avaliada para determinar o ciclo de produção e ponderar a escolha de uma linha automática.

(4) Volume e dificuldade de estampagem dos produtos:

A complexidade da modelação e os requisitos de qualidade do produto devem ser considerados para determinar de forma abrangente o método de conceção do molde e o correspondente método de produção de automatização da estampagem.

Seleção e aplicação da linha de produção de automação de estampagem

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

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.

• Progressivo
• Transferência multi-estação
• Tandem

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

• Material (dureza do material e se são necessárias bobinas)
• Espessura do material (especificações de perfuração e considerações de apoio para alimentadores de nivelamento)
• Quantidade de produção mensal (Para um grande número, estão disponíveis moldes contínuos, em geral ou menos, pode utilizar o modo multi-estação ou tandem)
• Dificuldade de estampagem da forma do produto (selecionar o método de automatização de estampagem correspondente de acordo com o molde de conceção do produto)

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.

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