Fundamentos de la línea de producción de estampación automática | MachineMFG

Fundamentos de la línea de producción de estampación automática

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Aplicación de la prensa en la línea de producción de estampación automática

Proceso automático de producción de estampados

En las líneas de producción de estampación tradicionales, la manipulación del material entre los equipos delanteros y traseros se realiza manualmente. Con el aumento del ritmo de producción, la recogida y descarga manuales no solo no dan abasto, sino que además plantean riesgos potenciales para la seguridad.

El personal tiende a centrarse en la velocidad, descuidando los peligros que entraña el equipo en movimiento, lo que provoca frecuentes accidentes en los que el equipo presiona contra las manos y causa lesiones. Para mitigar estos riesgos y mejorar la eficiencia, se desarrolló una línea de producción automatizada robotizada.

La producción automatizada implica el uso de equipos en lugar de mano de obra para transportar las hojas entre las prensas delantera y trasera. Esto no solo elimina el riesgo de lesiones, sino que también aumenta la eficiencia de la producción en unos 35%.

Después de 2005, la tecnología de producción automatizada de piezas estampadas en la fabricación nacional de automóviles experimentó un crecimiento significativo, marcando el comienzo de una era de producción automatizada de estampados. La figura 1 muestra un diagrama esquemático de una línea de producción automatizada de estampación.

Diagrama esquemático de la línea de producción de estampación automática

Figura 1 Diagrama esquemático de la línea de producción de estampación automática

Principales parámetros del proceso de producción de la prensa

En la actualidad, las prensas más utilizadas son las prensas mecánicas cerradas, que pueden emplearse para diversos procesos de estampación en frío, como corte, conformado, plegado, corrección y embutición superficial de piezas de chapa fina. Los parámetros de proceso de la prensa son cruciales, ya que no sólo afectan a la calidad del producto, sino que también tienen un impacto significativo en la eficiencia, el coste y la seguridad.

A continuación se ofrece un breve resumen de los parámetros importantes y la precisión de algunas prensas:

Fundamentos de la prensa

Los cimientos de la prensa deben soportar su peso y resistir las fuerzas de vibración generadas cuando la prensa se pone en marcha, y transferir estas fuerzas al suelo bajo los cimientos. Los cimientos deben resistir con fiabilidad 0,15 MPa. La resistencia de los cimientos la diseña y construye el departamento de ingeniería civil basándose en la calidad del suelo local. Los cimientos de hormigón deben verterse en una operación continua sin interrupción.

Después de rellenar los cimientos con hormigón, hay que alisar la superficie una vez y volver a alisarla con una pala o papel de lija. Para protegerla del aceite, la superficie inferior de la cimentación debe recubrirse con cemento resistente a los ácidos. El dibujo básico proporciona las dimensiones internas de la cimentación, que representa el espacio mínimo necesario para instalar la prensa.

No deben alterarse los indicadores de resistencia, como la marca del cemento, la disposición de las barras de refuerzo, el tamaño de la zona de apoyo de los cimientos y el grosor de los cimientos. La capacidad portante básica debe ser superior a 1,95 MPa.

Guía de postsincronización

Puesto de guía: Conecta la caja de engranajes de la viga y la corredera, transmitiendo el movimiento desacelerado de la caja de engranajes a la corredera para conseguir el movimiento vertical de la corredera.

En general, hay tipos de un punto, de dos puntos y de cuatro puntos, es decir, un poste guía, dos postes guía o cuatro postes guía.

Guía de postsincronización: 

Se refiere a la precisión de sincronización de las columnas guía de la prensa de dos o cuatro puntos en su movimiento ascendente y descendente. Este parámetro suele establecerse antes de que la prensa salga de fábrica. La precisión de la sincronización de los postes guía debe mantenerse dentro de 0,5 mm. Una desalineación excesiva provocará una tensión significativa en la fuerza de deslizamiento, lo que afectará a la calidad del producto formado en el punto muerto inferior.

Altura de montaje del molde

La altura de montaje se refiere a la distancia entre la superficie inferior de la corredera y la superficie superior de la mesa. Existen límites máximos y mínimos para la altura de montaje. Al diseñar el molde, debe tenerse en cuenta la posibilidad de instalar y utilizar el molde después del rectificado. La altura cerrada del molde no debe alcanzar los valores límite máximo o mínimo para la altura del molde de prensado.

La figura 2 muestra un diagrama esquemático de la altura de montaje de la prensa.

Fuerza nominal de la prensa

La fuerza nominal se refiere a la capacidad máxima de punzonado que la prensa puede soportar con seguridad en su estructura. En la práctica, deben tenerse en cuenta factores como el grosor del material y la desviación de la resistencia, la lubricación del molde y el desgaste para garantizar un margen adecuado de capacidad de punzonado.

Esquema de la altura de montaje de la prensa

Figura 2 Esquema de la altura de montaje de la prensa

Cuando se realiza una operación de carga de impacto, como el cegado, se recomienda limitar la presión de trabajo a 80% o menos de la fuerza nominal. Superar este límite puede provocar vibraciones importantes y dañar la conexión entre la corredera y la transmisión, lo que afectaría a la vida útil normal de la prensa. La figura 3 muestra la curva de carga nominal frente a la carga admisible.

Curva de carga admisible de la fuerza nominal

Figura 3 Curva de carga admisible de la fuerza nominal

Presión de aire comprimido

El aire comprimido es la principal fuente de energía para garantizar el buen funcionamiento de la prensa y también sirve como fuente de bucle de control para la fuente de energía de la prensa. La demanda de presión de aire comprimido varía en función del emplazamiento. La presión de aire comprimido suministrada por la fábrica se basa en el valor máximo de demanda de la prensa. Las piezas con valores de demanda inferiores están equipadas con válvulas reductoras de presión para su regulación.

El aire comprimido en el proceso de producción de automatización de estampación puede dividirse en dos categorías: calidad del producto y función de acción. La categoría de calidad del producto se utiliza para dar forma a la calidad del producto, como la presión del cojín de aire. La categoría de función de acción interviene en el control de las acciones de la prensa, como la presión del embrague.

Tomando como ejemplo la prensa de una empresa de fabricación, la tabla 1 muestra los valores de presión de aire comprimido necesarios para cada módulo funcional de la prensa. La prensa tiene muchos más parámetros que los cinco enumerados anteriormente.

A continuación se resumen brevemente y se muestran los parámetros de prensa de la empresa (cuadro 2) para su consulta.

Tabla 1 Valor de presión de aire comprimido requerido para cada módulo funcional

No.ArtículoPresión del aire de alimentación MPaPosición de la válvula reguladora de presiónNota
1Suministro total de aire≥0.5  
2Embrague0.32Plataforma de vigas 
3Equilibrador0.47Interior del poste delantero izquierdoValor calculado sin molde
4Protección hidráulicaBomba de aire0.29Deslizador interiorCalculado
5Válvula de descarga0.32Deslizador interiorCalculado
6Almohadilla elástica0.04 ~ 0.8Interior del poste delantero izquierdo 

Cuadro 2 Resumen de los parámetros de la prensa

NoArtículoValorUnidad
1Fuerza nominal10000kN
2Carrera de fuerza nominal (antes del punto muerto inferior)12.5mm
3Deslizador longitud de carrera1000mm
4Número de carreras de la corredera (en seco)Continuo8-12Veces / minuto
Máximo individual8
Puesta a punto3
5Altura máxima de carga1350mm
6Ajuste de la altura de carga500mm
7Distancia ferroviariaL*R4970mm
8Tamaño de la superficie inferior de la correderaL*R4600mm
F*B2400mm
9Tamaño de la mesa de trabajoL*R4600mm
F*B2400mm
10Grosor de la mesa de trabajo300mm
11Mesa de trabajo móvilEn movimientoMoverse a izquierda y derecha 
Cantidad2Pcs
Altura de la mesa móvil700mm
Peso de transporte50t
12DeslizadorTipo de raílGuía en ángulo recto 
Tipo de batida/ 
Fuerza de golpeo/kN
Vencer al ictus/mm
Número de batidores/Pcs
13Almohadilla elásticaTipoCorona simple de gas puro 
Cantidad1Pcs
Fuerza de eyección4500kN
Fuerza de retención en blanco4500kN
Ictus0 ~ 300mm
14Fuerza de equilibrado del equilibrador (a 0,62 MPa de presión de aire)200kN
15Presión de la fuente de aire de entrada0.7MPa
16Consumo de aire libre1m³ / min

Conclusiones

La prensa es el equipo principal en el proceso de producción de estampación. Con el rápido crecimiento de la industria del automóvil, se ha producido el correspondiente aumento de la demanda de equipos de alta precisión. El desarrollo de la proceso de estampación ha pasado por tres etapas: línea de producción manual, producción intermitente automatizada y producción continua automatizada de alta velocidad. En cada iteración de la actualización del modelo, el equipo de producción desempeña un papel crucial.

Ahora que ya tenemos una noción básica de la prensa, pasemos al tema de las líneas de producción automáticas.

Tipos de línea de producción de estampación automática

Las líneas de producción de estampación automática incluyen principalmente: progresiva troquelado, estampación en varias estaciones, y estampación en tándem.

línea de producción de estampación automática

Debido a sus características únicas, estas líneas de producción se utilizan para fabricar diferentes productos de automoción. chapa metálica piezas y desempeñan un papel importante en la automatización de la automoción y en la eficacia de los sistemas de producción. En este artículo se comparan y analizan las características de estas tres líneas de producción de automatización de estampación y se ofrece orientación para seleccionar una línea de producción en función de sus características.

Esto facilitará a las empresas la elección de una línea de producción que se adapte a las características específicas de sus piezas. Con el rápido crecimiento de la industria automovilística, también han florecido las cuatro principales industrias de estampación para la fabricación de automóviles. Para hacer frente al aumento de la producción, han surgido varias líneas de producción automatizadas, cada una con sus propias características adaptadas a los distintos productos.

Este artículo clasifica las líneas de producción de automatización de estampación más comunes en estampación de matriz progresiva, estampación de estaciones múltiples y estampación en tándem, y analiza brevemente las características y los métodos de selección de cada línea de producción para ayudar a las empresas a elegir el método de producción adecuado para las características de sus productos.

Línea de producción de troqueles progresivos

(1)Descripción general:

La línea de producción automática de troquelado progresivo es una línea de producción que emplea el troquelado progresivo y suele constar de un alimentador de desenrollado, un punzón, un troquel progresivo y una línea de troquelado automático. Automatiza el proceso de desenrollar la bobina, aplanar la banda, aceitar la banda, estamparla en piezas y recoger los productos acabados fuera de línea.

El componente más importante es el troquel progresivo, que consta de múltiples estaciones, hasta más de 20 estaciones. Cada estación está conectada a otra para completar distintas tareas de procesamiento, como el punzonado o el recorte, rebordearde forma, corte, etc. Todas estas tareas se completan en un solo golpe de la prensa. Una vez finalizada una carrera, el alimentador hace avanzar la banda de material un paso fijo, lo que permite completar varios procesos en un único punzón alternativo de la prensa.

Como se muestra en la figura 1.

Esquema simplificado de una línea de producción automática progresiva

Figura 1 Esquema simplificado de una línea de producción automática progresiva

(2) Características:

El ciclo de producción de la línea de producción de automatización de estampado de matriz progresiva es relativamente alto, generalmente hasta 30 veces / min.

  1. Alta eficiencia de producción.
    La matriz progresiva es una matriz de proceso multitarea que puede realizar punzonado, plegado, conformado y embutición dentro de un conjunto de matrices, lo que se traduce en una alta productividad. El proceso de disposición de la matriz progresiva se muestra en la Figura 2.
Figura 2 Proceso de disposición progresiva de la matriz

Figura 2 Proceso de disposición progresiva de la matriz

  1. Fácil de automatizar.
    La línea de producción de troqueles progresivos permite el funcionamiento automático desde la carga, alimentación, procesamiento y descarga de piezas, lo que reduce los costes de mano de obra y aumenta la eficacia de la producción. Además, elimina las incoherencias y anomalías que pueden producirse durante las operaciones manuales.
  2. Puede utilizar la producción de punzones de alta velocidad.
    En función del estado del producto, puede considerarse la posibilidad de utilizar un punzón de alta velocidad para lograr una mayor eficacia de producción.
  3. Funcionamiento seguro.
    Los equipos de prensado progresivo disponen de puertas de seguridad para optimizar la utilización del material. La zona de trabajo está aislada de la zona del operario para crear un área de trabajo relativamente cerrada, lo que garantiza la seguridad durante la producción a alta velocidad. Esto se traduce en una mayor eficiencia de producción en comparación con las líneas de producción en serie tradicionales.
  4. Ahorrar área de planta de producción.
    Una máquina herramienta constituye el componente de procesamiento de una línea de producción y es capaz de fabricar un producto. Tiene un diseño compacto, simplifica la detección del transporte de materiales y productos semiacabados y ofrece una gran seguridad.
  5. La utilización del material no es elevada.
    Para garantizar la estabilidad de la alimentación y cumplir diversos requisitos, suele ser necesario distribuir uniformemente las tareas de procesamiento en cada etapa. Esto puede hacer que se sacrifique una parte del material, lo que se traduce en un menor índice de utilización del material.

Línea de producción automatizada de estampación multi-estación

(1)Visión general: 

Una línea de producción con múltiples moldes de estación independientes (normalmente de 4 a 5) situados en una mesa de prensa de gran tonelaje utiliza un desapilador o un alimentador de desenrollado para la carga, una barra de alimentación automática para transferir las piezas procesadas y una cinta transportadora automática para recoger los productos acabados fuera de línea. Como se muestra en la figura 3".

Línea de producción automatizada de estampación multi-estación

Figura 3 Línea de producción automatizada de estampación multi-estación

(2)Características

El material del fondo puede ser un material en rollo o una pieza en bruto, lo que proporciona flexibilidad y mejora la tasa de utilización del material. La línea de producción utiliza alimentación automática de barras y tiene una tasa de punzonado inferior en comparación con la línea de producción de troqueles progresivos, pero una tasa superior a la de la línea de producción tradicional en tándem, lo que se traduce en una mayor eficiencia de producción.

También puede incorporar sensores como sensores de carga y descarga, detección de material dual, sensores de agarre, sensores en el molde, etc. para controlar la posición y el estado del material y el producto durante la producción, garantizando una alta seguridad.

Existen requisitos estrictos para la altura de alimentación y la dirección de estampación de los moldes en cada estación, y para mantener la estabilidad en la alimentación, los estados de cada proceso deben ser generalmente coherentes.

Línea de producción automática de estampación en tándem

(1)Visión general: 

Una línea de producción automatizada se forma disponiendo varias prensas en serie. Cada mesa de prensas sostiene un par de moldes, lo que representa una etapa del proceso de producción. Las tareas de carga, transferencia de piezas procesadas y descarga y embalaje las realiza un brazo mecánico automático o robot. Como se muestra en la figura 4.

Línea de producción automática de estampación en tándem

Figura 4 Línea de producción automática de estampación en tándem

(2)Características

Tiene una amplia gama de aplicaciones y puede utilizarse en la producción de diversos componentes de estampación. No existen requisitos estrictos sobre el tamaño, la forma y el grosor de estos componentes, lo que permite una gran flexibilidad en la producción de piezas de cubierta a gran escala.

Sin embargo, la eficiencia de la producción es baja debido al uso de un brazo robótico para la alimentación, lo que limita el tiempo del ciclo. En comparación con las líneas de producción progresivas y las líneas de producción multipuesto, este método es menos eficiente.

Por otro lado, se facilita el mantenimiento y la depuración de los moldes. Cada molde pertenece a una prensa independiente, lo que permite sujeción y parámetros de trabajo. Esto significa que el mantenimiento y la depuración de cada molde pueden realizarse por separado sin afectar a otros procesos.

El inconveniente es que este método requiere una gran superficie de planta de producción. Una línea de producción en serie tradicional suele incluir de 4 a 5 prensas, lo que ocupa un espacio considerable.

Cómo seleccionar la línea de producción de automatización de estampación

A la hora de elegir el tipo de línea de producción de estampación, deben tenerse en cuenta los siguientes factores:

(1) Material del producto:

El tipo de material, su rendimiento de conformado y dureza deben evaluarse para determinar la selección de bobina o conformado de chapas.

(2) Espesor del material:

El grosor del material debe tenerse en cuenta junto con el tipo de material para determinar el tonelaje de la punzonadora y el sistema de soporte del mecanismo de alimentación.

(3) Oferta y demanda mensuales:

La capacidad de producción debe evaluarse para determinar el ciclo de producción y sopesar la elección de una línea automática.

(4) Volumen y dificultad de los productos estampados:

La complejidad del modelado y los requisitos de calidad del producto deben tenerse en cuenta para determinar de forma exhaustiva el método de diseño del molde y el correspondiente método de producción de automatización del estampado.

Selección y aplicación de la línea de producción de automatización de estampación

Línea de producción automatizada de estampación con troqueles progresivos

De acuerdo con las características de cada proceso distribuido en una banda y los punzones máximos de proceso que se pueden alcanzar, se puede utilizar para producir piezas pequeñas en la carrocería del automóvil y puede proporcionar un alto suministro.

Línea de producción automatizada de estampación multi-estación

Puede utilizarse para la producción rápida de piezas de tamaño medio resistentes a la deformación. Las piezas simétricas con formas complejas a izquierda y derecha, así como los productos que pueden agarrarse con la palanca automática, pueden producirse en una línea automática.

Línea de producción automatizada de estampación en tándem

Gracias a la distribución independiente de cada proceso en cada prensa, esta línea de producción cuenta con el máximo nivel de flexibilidad. Es ideal para producir piezas grandes y complejas y facilita la depuración de procesos individuales y la producción independiente, lo que facilita mantener un alto control de calidad sobre los productos.

Las características de las tres líneas de producción figuran en el cuadro 1

 VentajasDesventajasAplicaciones
Progresiva① Tiempos de impacto elevados, gran eficacia y alto rendimiento.

② Ocupa poco espacio

① Utilización deficiente del material
② Sólo apto para piezas pequeñas
③ El molde para piezas individuales es grande y difícil de depurar.
① Pequeñas piezas estructurales con gran demanda
Transferencia① Alto nivel de eficacia de automatización
② Capaz de producir una amplia variedad de productos.
③ Alto aprovechamiento de los materiales
④ Equipado con numerosos dispositivos automáticos de detección de seguridad.
① El proceso de diseño del producto tiene mayores exigencias para la instalación conjunta de moldes.
② La instalación combinada de moldes conlleva inconvenientes de depuración y mantenimiento.
③ Las líneas de producción tienen poca intercambiabilidad y requieren moldes específicos para la producción en una sola línea.
① Las piezas de la viga, las piezas de refuerzo, las piezas del deflector, etc. tienen una forma regular y son fáciles de sujetar, y todo el proceso se puede distribuir en el mismo banco de trabajo.

② Piezas con mayor demanda

Tándem① Tipos de productos más aplicables
② Métodos de entrega flexibles para carga y descarga y piezas de proceso.
③ Alta intercambiabilidad de la línea de producción
④ Fácil depuración y mantenimiento
⑤ Alto aprovechamiento del material
① Huella grande

② Baja eficiencia de la producción

① Piezas grandes y piezas de revestimiento
② Piezas con tecnología complicada y requisitos de alta calidad.

La elección entre líneas de producción automatizadas de estampación puede basarse en dos prioridades: alto rendimiento y alta flexibilidad.

Para un gran volumen de piezas, debe seleccionarse una línea de producción automatizada de gran eficacia y alto rendimiento.

Si las piezas son complejas y requieren una tecnología de producción avanzada, hay que plantearse una línea de producción flexible.

La figura 5 muestra una ilustración sencilla.

Intención especial de 3 líneas de producción

Figura 5 Intención especial de 3 líneas de producción

Basándose en sus características únicas, las líneas de producción de automatización de estampación se utilizan ampliamente en las principales fábricas de automóviles, proporcionando un sólido apoyo para el crecimiento de la industria del automóvil y el rápido aumento de la producción de automóviles.

Comprender y analizar la línea de producción de automatización de estampación ayuda a seleccionar el método de producción de estampación y aprovecha los puntos fuertes de las respectivas líneas automáticas en beneficio del sector de la automoción.

  • Progresiva
  • Transferencia multipuesto
  • Tándem

Abreviatura en el extranjero::P.R.G /T.R.F/T.D.M

Qué método de producción de automatización de estampación debe seleccionarse se considera generalmente a partir de los siguientes factores:

  • Material (dureza del material y si se necesitan bobinas)
  • Espesor del material (especificaciones del punzón y consideraciones de apoyo para los alimentadores de nivelación)
  • Cantidad de producción mensual (Para gran número, moldes continuos están disponibles, general o menos puede utilizar multi-estación o el modo tándem)
  • Dificultad de estampado de la forma del producto (seleccione el método de automatización de estampado correspondiente según el molde de diseño del producto)

Progresiva morir automatización método

Una matriz progresiva es un tipo de troquel de estampación que utiliza una materia prima en forma de tira y realiza varios procesos de estampación simultáneamente en un ciclo de estampación utilizando varias estaciones.

Con cada perforación, la banda se desplaza una distancia fija hasta completar el producto final.

Método de automatización de matrices progresivas
Método de automatización de matrices progresivas

Método de automatización multiestación (Transferencia)

La técnica de punzonado multiestación consiste en disponer múltiples moldes de proceso en un prensa punzonadora y utilizando el movimiento alternativo único de la corredera del punzón para realizar diversas operaciones, como corte, punzonado, plegado, estirado, recorte, etc., simultáneamente en los moldes instalados en la máquina herramienta. El robot transfiere la pieza de trabajo de una estación a la siguiente durante cada ciclo para producir una pieza acabada.

Puede clasificarse en manipuladores bidimensionales y tridimensionales.

Método de automatización multiestación

Método de manipulación tridimensional

Método de manipulación tridimensional

Método de automatización en tándem (Tándem)

Se disponen varios punzones en serie para crear toda una línea de producción de estampación, en la que la matriz de cada punzón corresponde a un proceso de conformado independiente.

La transferencia de materiales entre los punzones se realiza mediante automatización robótica.

Este método es adecuado sobre todo para líneas de productos con poca demanda de producción, pasos de procesamiento limitados y líneas de producción independientes muy flexibles.

Método de automatización en tándem
Método de automatización en tándem

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1 comentario en “Automatic Stamping Production Line Basics”

  1. Buscamos una línea de punzonado / conformado en tándem para placas de recubrimiento de 3 mm (aproximadamente 2000 por semana).
    Perfil plano de 1050x580mm con esquinas dentadas/perforadas. La pieza conformada es de 1000x530mm (brida angulada de 70mm).

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