Montagem In-Die Explicada: Como a estampagem e a união se fundem em uma única prensa

O que é montagem interna?

Um fabricante que produzia suportes terminais costumava executar duas operações distintas: uma linha de estampagem progressiva que formava os suportes e uma bancada onde os operadores inseriam porcas autotravantes, verificavam o alinhamento e empilhavam as peças. A bancada de montagem era o gargalo e a prensa frequentemente esperava pelo trabalho finalizado. A substituição de ambas as etapas por uma única matriz progressiva que insere a porca e fixa o metal circundante reduziu o tempo total do ciclo por suporte acabado em aproximadamente metade.

A montagem na matriz é a prática de unir duas ou mais peças, ou uma peça e um fixador, dentro da matriz de estampagem, em vez de em uma operação posterior. Dependendo do mecanismo de união, os fabricantes o chamam piquetagem in-die, rebitagem in-die, clinching in-die ou simplesmente junção in-die . Seja qual for o nome, a prensa se torna uma máquina de montagem: a montagem finalizada deixa a matriz completa, e a matriz que controla o formato da peça também controla a posição de cada elemento inserido.

A regra de decisão é direta. A montagem na matriz oferece sua maior vantagem quando os volumes são altos, a montagem se ajusta a uma largura prática de tira e a junta pode ser feita com a ductilidade do material à medida que ele sai da bobina. Para a família de peças certa, elimina toda uma classe de problemas de manuseio, alinhamento e mão de obra.

Como funciona a montagem interna em uma matriz progressiva

A montagem na matriz é quase sempre construída em uma plataforma de matriz progressiva. A tira avança através de uma sequência de estações, cada uma executando uma etapa: perfurar um furo piloto, desenhar um bolsão, aparar um contorno e, em seguida, na estação de montagem, inserir uma porca, pino ou peça estampada secundária no recurso formado. Uma estação posterior fixa, enrola ou prende o metal circundante para que o componente inserido não se desloque e a estação final separa a montagem concluída da tira.

Como cada operação é registrada na mesma matriz e na mesma tira, o acúmulo de tolerância é muito menor do que quando uma peça estampada solta é realocada em um acessório de uma máquina de montagem. O sequenciamento das estações também difere entre matrizes progressivas e de transferência, o que muda a forma como as estações de montagem são organizadas; o comparação de estampagem progressiva e de transferência de metal explica ambas as arquiteturas e seus limites.

Estaqueamento e Rebitagem In-Die

O piqueteamento in-die é o mecanismo mais comum. Um punção desloca uma pequena porção da peça estampada sobre o componente inserido: por exemplo, uma porca ou pino é empurrado para dentro de um bolsão pré-formado e um punção enrola a borda do bolsão para prendê-lo. O estaqueamento funciona melhor em materiais dúcteis; peças de aço de alta resistência ou altamente endurecidas podem precisar de uma estaca aquecida ou de uma mudança para rebitagem.

A rebitagem e a rebitagem na matriz formam uma junta mecânica permanente entre duas peças de chapa metálica usando um pequeno conjunto de punção e matriz dentro da ferramenta principal. Um rebite sólido ou semi-tubular pode ser alimentado na estação, ou uma peça pode ser fixada diretamente em outra sem qualquer fixador. Algumas matrizes também integram soldagem a laser para fechar mangas, pinos conectores e anéis de rolamento formados em estações anteriores, embora o gerenciamento de calor torne essa opção a mais exigente.

Os mecanismos podem ser combinados em uma ferramenta. A base do chassi de um computador, por exemplo, geralmente requer vários fixadores pressionados em uma única peça; ferramentas como a nossa molde de rebitagem automático para grandes bases de computador execute múltiplas operações de rebitagem em um único golpe de prensa.

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Principais benefícios da montagem interna

O benefício mais claro é que duas operações, mais seus buffers e operadores, entram em colapso em um único ciclo de prensagem. Para famílias de peças que de outra forma passariam por uma estação separada de rebitagem ou inserção de porcas, a comparação do tempo de ciclo é inequívoca.

Economia de tempo de ciclo de 50 por cento ou mais são realistas para peças pequenas, e o benefício da qualidade é muitas vezes mais valioso do que a economia de tempo. Quando o punção é guiado pelo mesmo conjunto de pilares das ferramentas de conformação, o alinhamento que mantém o contorno da peça também mantém a junta. Não há erro de reposicionamento, portanto as posições fixadas permanecem na repetibilidade da própria matriz, em vez da repetibilidade combinada de um acessório e de uma máquina de montagem separada.

Do lado do custo, a compensação é antecipada: a matriz custa mais e leva mais tempo para ser construída do que uma simples ferramenta de corte. Com volume suficiente, o custo mais elevado da ferramenta é recuperado através de menos mão-de-obra e da eliminação de uma máquina de montagem separada. Os engenheiros de qualidade também devem observar que a montagem na matriz elimina totalmente a transferência de peças; cada movimento para outro equipamento apresenta uma chance de danos, sujeira ou orientação incorreta.

O mesmo princípio se aplica aos subconjuntos automotivos. Moldes progressivos para peças automotivas são dispostos com estações de montagem, sensores e requisitos de tonelagem planejados desde a primeira revisão do projeto, de forma que o benefício seja incorporado à ferramenta, em vez de adicionado posteriormente.

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Limitações e quando a montagem na matriz faz sentido

A montagem interna não é uma resposta universal. O ferramental é mais complexo, então a decisão prática depende do volume, da geometria da peça e de como a planta já organiza seu trabalho de montagem.

Principais limitações

• Complexidade das ferramentas: as estações de montagem adicionam peças móveis, sensores e maior tempo de teste. Uma matriz com estações de estaqueamento ou rebitagem pode levar de 20 a 30% mais tempo para depurar do que uma matriz progressiva simples.
• Velocidade de prensagem: as estações de estaqueamento, inserção e rebitagem funcionam mais lentamente do que o corte puro, normalmente 40-60 golpes por minuto para peças médias, em vez de 100 ou mais.
• Limites materiais: o estaqueamento requer ductilidade. Metal de alta resistência ou muito endurecido pode rachar na borda estaqueada, forçando uma mudança no projeto da junta ou na classe do material.
• Restrições de layout de faixa: as peças de uma montagem devem caber e permanecer alinhadas dentro de uma faixa, o que é impraticável para componentes muito grandes ou volumosos.
• Acesso para reparo: uma estação de montagem desgastada pode exigir a remoção da matriz da prensa, portanto, insertos sobressalentes e procedimentos de manutenção claros são essenciais.

Quando escolher a montagem interna

1. O volume anual é alto o suficiente para amortizar ferramentas complexas. Com peças de tamanho médio, a demanda de aproximadamente 100.000 peças por ano ou mais é um ponto de partida comum.
2. Caso contrário, a montagem precisaria de uma estação dedicada de rebitagem ou inserção de porcas com seu próprio operador.
3. A posição da junta é uma dimensão funcional, como a altura do contato elétrico ou o alinhamento da dobradiça, que deve ser mantida firmemente peça após peça.
4. O design do produto permite a alimentação dos fixadores pelo lado acessível e deixa espaço para estaqueamento ou rebites.

Considerações sobre tolerância e qualidade

O principal risco de qualidade em um processo de montagem na matriz é um componente ausente ou mal localizado. Um problema de alimentação que passa despercebido durante alguns movimentos de prensagem pode danificar a matriz, e é por isso que ferramentas bem construídas incluem detecção em cada estação de montagem: um sensor de porca faltante, uma sonda de deslocamento no punção de estaqueamento ou um monitor de força que sinaliza uma junta feita com a espessura de material errada.

As tolerâncias que importam são as que definem a montagem final, não a peça bruta. As posições fixadas são normalmente mantidas em alguns centésimos de milímetro porque o punção e as superfícies de localização ficam no mesmo conjunto de matrizes; a perpendicularidade e o nivelamento de um fixador inserido permanecem no nível do próprio alinhamento da matriz. Isto é especialmente importante em caixas eletrônicas e peças que transportam corrente, onde um pequeno erro de posicionamento se torna um problema de contato ou isolamento. As razões por que as matrizes de estampagem eletrônica exigem tolerâncias mais rígidas aplique com ainda mais força quando estações de montagem são adicionadas a essas matrizes.

Combinando montagem interna com automação de linha

Uma célula de montagem interna raramente funciona sozinha. A prensa é alimentada por uma linha de bobinas, as montagens concluídas são verificadas por sensores e os robôs orientam as peças para embalagem ou para a próxima operação de soldagem. Em nossa experiência, a matriz e a automação em torno dela devem ser projetadas como um único sistema: alimentação de tiras, lubrificação, contagem de peças e rejeição de defeitos, todos devem corresponder ao passo da matriz e ao tempo de ciclo.

É aqui que um fabricante de moldes com experiência em automação cria mais valor. Nosso implantação de automação de carimbo em projetos recentes há um exemplo concreto: o projeto da matriz, o controle da prensa e o equipamento de manuseio foram coordenados em um único cronograma. Equipamento de automação de estampagem como alimentadores de bobinas, empilhadores e detecção na prensa podem ser especificados junto com a matriz desde o início, o que evita o tempo de ciclo e as surpresas de layout que aparecem quando a automação é adaptada após a construção da ferramenta.

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O que perguntar ao avaliar a montagem na matriz

Ao comparar a montagem na matriz com um processo de estampagem e montagem, baseie a decisão custo total por peça concluída no volume planejado , não nas taxas por hora de impressão. Pergunte ao fabricante da matriz como é feita a detecção de componentes faltantes, quantas estações estão acessíveis para configuração e reparo e que utilização de tiras resta após a adição das estações de montagem. Peça também para ver uma ferramenta de montagem semelhante: a diferença entre uma matriz projetada para montagem e uma matriz cega com uma estação de rebitagem aparafusada aparece no tempo de teste e na manutenção de longo prazo.

O ponto de partida prático é um desenho da peça e uma previsão de volume. Com esses dois documentos, um fabricante de matrizes pode estimar o layout das tiras, a tonelagem da prensa e o custo adicional das estações de montagem. Para peças que se adaptam ao processo, a montagem na matriz é uma das maneiras mais confiáveis ​​de eliminar o trabalho, o manuseio e o acúmulo de tolerâncias de um produto estampado.