Explicación del ensamblaje interno: cómo el estampado y la unión se fusionan en una sola prensa

¿Qué es el ensamblaje interno?

Un fabricante que producía soportes para terminales solía ejecutar dos operaciones separadas: una línea de estampado progresivo que formaba los soportes y un banco donde los operadores insertaban tuercas autoremachables, verificaban la alineación y apilaban las piezas. El banco de montaje era el cuello de botella y la prensa esperaba con frecuencia el trabajo terminado. Reemplazar ambos pasos con un único troquel progresivo que inserta la tuerca y fija el metal circundante para cerrarlo reduce el tiempo total del ciclo por soporte terminado a aproximadamente la mitad.

El ensamblaje en matriz es la práctica de unir dos o más piezas, o una pieza y un sujetador, dentro de la matriz de estampado en lugar de en una operación posterior. Dependiendo del mecanismo de unión, los fabricantes lo llaman replanteo en matriz, remachado en matriz, remachado en matriz o simplemente unión en matriz . Cualquiera que sea el nombre, la prensa se convierte en una máquina de ensamblaje: el ensamblaje terminado deja el troquel completo, y el troquel que controla la forma de la pieza también controla la posición de cada elemento insertado.

La regla de decisión es sencilla. El ensamblaje en matriz ofrece su mayor ventaja cuando los volúmenes son altos, el ensamblaje se ajusta dentro de un ancho de tira práctico y la unión se puede realizar con la ductilidad del material a medida que sale de la bobina. Para la familia de piezas correcta, elimina toda una clase de problemas de manipulación, alineación y mano de obra.

Cómo funciona el ensamblaje interno en un troquel progresivo

El ensamblaje dentro del troquel casi siempre se construye sobre una plataforma de troquel progresivo. La tira avanza a través de una secuencia de estaciones, cada una de las cuales realiza un paso: perforar un orificio piloto, dibujar una cavidad, recortar un contorno y luego, en la estación de ensamblaje, introducir una tuerca, un pasador o una pieza estampada secundaria en la característica formada. Una estación posterior estaca, riza o remacha el metal circundante para que el componente insertado no pueda moverse, y la estación final separa el conjunto completo de la tira.

Debido a que cada operación se registra contra el mismo troquel y la misma tira, la acumulación de tolerancias es mucho menor que cuando una pieza estampada suelta se reubica en un dispositivo de una máquina de ensamblaje. La secuenciación de estaciones también difiere entre matrices progresivas y de transferencia, lo que cambia la forma en que se organizan las estaciones de ensamblaje; el Comparación del estampado de metales progresivo y por transferencia. explica ambas arquitecturas y sus límites.

Replanteo y remachado en matriz

El replanteo interno es el mecanismo más común. Un punzón desplaza una pequeña porción de la pieza estampada sobre el componente insertado: por ejemplo, se empuja una tuerca o un pasador dentro de un bolsillo preformado y un punzón curva el borde del bolsillo para atraparlo. El replanteo funciona mejor en materiales dúctiles; El acero de alta resistencia o las piezas muy endurecidas pueden necesitar una estaca calentada o un interruptor para remachar.

El remachado y el remachado en matriz forman una unión mecánica permanente entre dos piezas de chapa metálica utilizando un pequeño juego de punzón y matriz dentro de la herramienta principal. En la estación se puede introducir un remache macizo o semitubular, o se puede remachar una pieza directamente en otra sin ningún tipo de fijación. Algunas matrices también integran soldadura láser para cerrar manguitos, pasadores de conector y anillos de rodamiento formados en estaciones anteriores, aunque la gestión del calor hace que sea la opción más exigente.

Los mecanismos se pueden combinar en una sola herramienta. La base del chasis de una computadora, por ejemplo, a menudo requiere varios sujetadores prensados ​​en una sola pieza; herramientas como nuestra Molde de remachado automático para grandes bases de ordenadores. Realice múltiples operaciones de remachado en una sola pasada de prensa.

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Principales beneficios del ensamblaje en matriz

El beneficio más claro es que dos operaciones, más sus buffers y operadores, se agrupan en un solo ciclo de prensa. Para familias de piezas que de otro modo pasarían por una estación de remachado o de inserción de tuercas separada, la comparación del tiempo de ciclo es inequívoca.

Ahorro de tiempo de ciclo de 50 por ciento o más son realistas para piezas pequeñas, y el beneficio de calidad suele ser más valioso que el ahorro de tiempo. Cuando el punzón de estaca es guiado por el mismo conjunto de pilares que las herramientas de conformado, la alineación que sostiene el contorno de la pieza también sostiene la unión. No hay error de reubicación, por lo que las posiciones marcadas permanecen con la repetibilidad del propio troquel en lugar de con la repetibilidad combinada de un accesorio y una máquina de ensamblaje independiente.

En lo que respecta a los costos, la compensación es anticipada: el troquel cuesta más y lleva más tiempo construirlo que una simple herramienta de corte. Con un volumen suficiente, el mayor costo de la herramienta se recupera mediante una menor mano de obra y la eliminación de una máquina de ensamblaje separada. Los ingenieros de calidad también deben tener en cuenta que el ensamblaje dentro del troquel elimina por completo la transferencia de piezas; Cada movimiento a otro elemento presenta una posibilidad de daño, suciedad o desorientación.

El mismo principio se aplica a los subconjuntos de automóviles. Moldes progresivos para piezas de automoción. se presentan con estaciones de ensamblaje, sensores y requisitos de tonelaje planificados desde la primera revisión del diseño, por lo que el beneficio se integra en la herramienta en lugar de agregarse más adelante.

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Limitaciones y cuándo tiene sentido el montaje interno

El montaje interno no es una respuesta universal. Las herramientas son más complejas, por lo que la decisión práctica depende del volumen, la geometría de la pieza y cómo la planta ya organiza su trabajo de ensamblaje.

Limitaciones clave

• Complejidad de las herramientas: las estaciones de ensamblaje agregan piezas móviles, sensores y un tiempo de prueba más prolongado. Un troquel con estaciones de remachado o remachado puede tardar entre un 20 y un 30 por ciento más en depurarse que un troquel progresivo simple.
• Velocidad de prensa: las estaciones de replanteo, inserción y remachado funcionan más lentamente que el corte puro, normalmente entre 40 y 60 golpes por minuto para piezas medianas en lugar de 100 o más.
• Límites materiales: el replanteo requiere ductilidad. El metal de alta resistencia o muy endurecido puede agrietarse en el borde estacado, lo que obliga a cambiar el diseño de la junta o la calidad del material.
• Restricciones de diseño de la tira: las partes de un conjunto deben encajar y permanecer alineadas dentro de una tira, lo cual no es práctico para componentes muy grandes o voluminosos.
• Acceso para reparación: una estación de ensamblaje desgastada puede requerir retirar el troquel de la prensa, por lo que son esenciales insertos de repuesto y procedimientos de mantenimiento claros.

Cuándo elegir el ensamblaje integrado

1. El volumen anual es lo suficientemente alto como para amortizar herramientas complejas. En el caso de piezas de tamaño mediano, el punto de partida habitual es una demanda de aproximadamente 100.000 piezas al año o más.
2. De lo contrario, el conjunto necesitaría una estación dedicada de remachado o inserción de tuercas con su propio operador.
3. La posición de la articulación es una dimensión funcional, como la altura de un contacto eléctrico o la alineación de una bisagra, que debe mantenerse firmemente pieza tras pieza.
4. El diseño del producto permite alimentar sujetadores desde el lado accesible y deja espacio para estacar o remachar punzones.

Consideraciones de tolerancia y calidad

El principal riesgo de calidad en un proceso de ensamblaje interno es la falta de un componente o su ubicación incorrecta. Un problema de alimentación que pasa desapercibido durante unos pocos golpes de prensa puede dañar la matriz, razón por la cual las herramientas bien construidas incluyen detección en cada estación de ensamblaje: un sensor de tuerca faltante, una sonda de desplazamiento en el punzón o un monitor de fuerza que señala una unión hecha con el espesor de material incorrecto.

Las tolerancias que importan son las que definen el ensamblaje final, no la pieza bruta. Las posiciones estacadas normalmente se mantienen en unas pocas centésimas de milímetro porque el punzón y las superficies de posicionamiento se asientan en el mismo conjunto de matrices; la perpendicularidad y la planitud de un sujetador insertado permanecen al nivel de la alineación del propio troquel. Esto es importante especialmente en carcasas electrónicas y piezas portadoras de corriente, donde un pequeño error de posición se convierte en un problema de contacto o aislamiento. las razones ¿Por qué las matrices de estampado electrónico exigen tolerancias más estrictas? aplicar con aún más fuerza cuando se agregan estaciones de ensamblaje a esos troqueles.

Combinando el ensamblaje en matriz con la automatización de línea

Una celda de ensamblaje interna rara vez funciona sola. La prensa es alimentada por una línea de bobinas, los conjuntos terminados son controlados por sensores y los robots orientan las piezas para empaquetarlas o para la siguiente operación de soldadura. Según nuestra experiencia, el troquel y la automatización que lo rodea deben diseñarse como un solo sistema: la alimentación de tiras, la lubricación, el recuento de piezas y el rechazo de defectos deben coincidir con el paso del troquel y el tiempo del ciclo.

Aquí es donde un fabricante de troqueles con experiencia en automatización crea el mayor valor. Nuestro implementación de automatización de estampado En proyectos recientes hay un ejemplo concreto: el diseño de matrices, el control de la prensa y el equipo de manipulación se coordinaron en un solo cronograma. Equipos de automatización de estampado. como alimentadores de carrete, apiladores y detección en prensa se pueden especificar junto con el troquel desde el principio, lo que evita las sorpresas en el tiempo de ciclo y el diseño que aparecen cuando se actualiza la automatización después de construir la herramienta.

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Qué preguntar al evaluar el ensamblaje interno

Cuando compara el ensamblaje dentro del troquel con un proceso de estampado más ensamblaje, base la decisión en Costo total por pieza terminada en el volumen planificado. , no en tarifas por hora de prensa. Pregunte al fabricante de troqueles cómo se maneja la detección de componentes faltantes, a cuántas estaciones se puede acceder para su instalación y reparación, y qué utilización de tira queda después de agregar las estaciones de ensamblaje. Solicite también ver una herramienta de ensamblaje similar: la diferencia entre una matriz diseñada para ensamblaje y una matriz de corte con una estación de remachado atornillada se nota en el tiempo de prueba y en el mantenimiento a largo plazo.

El punto de partida práctico es un dibujo de la pieza y una previsión del volumen. Con esos dos documentos, un fabricante de matrices puede estimar el diseño de la tira, el tonelaje de la prensa y el costo adicional de las estaciones de ensamblaje. Para las piezas que se ajustan al proceso, el ensamblaje en matriz es una de las formas más confiables de eliminar la mano de obra, la manipulación y la acumulación de tolerancias de un producto estampado.