Dal progetto alla produzione dell’oggetto

 

 

Nell’attuale mondo lavorativo i tempi che intercorrono tra l’idea e l’emissione del manufatto sul mercato sono sempre più brevi. Proprio per rispondere a questa fondamentale esigenza, la velocità e la precisione delle lavorazioni sono i punti di forza nella costruzione degli stampi.  Grazie a quest’ottica, il Gruppo Vignati produce non solo stampi tramite sistemi sofisticati Cad/Cam e/o sottopone gli acciai a trattamenti di tempra e rinvenimento, ma è in grado di costruire attrezzature per produrre in proprio grandi e/o medie serie tarate e “aggiustate” entro tolleranza centesimale e corredate, quando necessario, con rapporti di campionatura iniziali specifici. Nel contesto della produzione di componenti tecnici complessi, inclusa la realizzazione degli stampi, nasce lo stampo di questo mese per la produzione di un micro pistone di scorrimento in resina acetalica per passaggio liquido, del diametro di 0,8 ± 0,03 mm, foro ø 1,5 ±0,02 mm, e spessore parete di 0,4 mm (figg. 1 e 2).

Fig. 1 – Minuscolo pistone di scorrimento in resina acetalica per passaggio liquido

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 2 – Particolare interno ingrandito del pistone per passaggio liquido

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Carta d’identità dello stampo

• Fabbricante: 

Gruppo Vignati Srl 

Via Volta 7

Assago Milano 

Tel.0039 02 48 85 20 01 

Fax (+39) 02.48.85.20.27

Email info@vignati.it

www.vignati.it

• Materiali:  Acciaio W1.2083 hrc 50 per tasselli e carrelli,  W1.2311 per il porta stampo, Ramax per la terza piastra di scorrimento

• Dimensioni: 410 x 596 x 385 mm

• Peso: 700 kg

• Impiego:  Produzione di pistoncino di scorrimento

• Metodologie di progettazione: Cimatron/ProE

• Messa in produzione: Cam Cimatron

• Tecnologie di lavorazione: Sgrossatura su centri di lavoro Mikron, finitura rettifiche J&S, erosioni a tuffo e filo Makino e  Charmilles

• Produzione prevista: 1.500.000 colpi

• Manutenzione: Ordinaria e straordinaria

L’oggetto

Il micro pistone di scorrimento immerso in olio viscoso, originariamente in metallo, è destinato a un sistema di movimentazione per apertura e chiusura; la nuova versione in plastica misura 8,25 x 4,25 x 9,5 mm, con tolleranze richieste ±0,03-0,05 mm. La difficoltà principale sta proprio nel passaggio dal metallo alla plastica, a causa delle ridotte dimensioni. Infatti, lavorando di macchina utensile, era più facile ottenere le forature a dimensioni costanti. Con la plastica, su diametri così piccoli, c’è il rischio di variazioni durante il processo di stampaggio. Dunque, lo stampo deve garantire la costanza delle dimensioni nel tempo, anche perché la resina acetalica Delrin 500 è un materiale abbastanza difficile da stampare, pur resistendo bene in termini di temperatura.

Fig. 3 – Stampo termoplastico a 32 impronte

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Il processo di microiniezione non è uno stampaggio normale, perché la massa di materiale che passa all’interno del cilindro è limitatissima; era necessario uno stampo multi impronta da utilizzare su macchine tradizionali. È stata necessaria un’assidua collaborazione con il committente, per ottenere gli spessori diversi, necessari al passaggio dal metallo alla plastica, nonché linee di chiusura tali da evitare un eventuale frizionamento con la carcassa esterna. Inoltre, si dovevano ridurre al minimo in alcune zone gli spessori in chiusura della forma del particolare e le deformazioni della plastica. Insomma, la complessità dello stampo è legata alle minime dimensioni dell’oggetto, il quale ha un bordino di 0,6 mm con tolleranze di ±0,03-0,05 mm, un foro esterno di 0,8 mm e un foro interno di 1,5 mm.

Il cordino del foro interno che si vede nell’ingrandimento di fig. 2 non è bava, bensì un’asola di 0,6± 0,03-0 che funge da guarnizione. Si tratta sicuramente di un processo di stampaggio di elevata precisione.

La costanza della dimensione dei fori è fondamentale, perché la quantità di liquido che passa attraverso i fori è legata alle dimensioni stesse: la funzione del sistema equipaggiato con questo pistoncino dipende dalla performance di tale componente nel trasferire liquido (un olio viscoso) da un lato all’altro.

Lo stampo

Trattasi di uno stampo termoplastico a 32 impronte con 2 movimenti per figura ed estrazione con terza piastra (fig. 3). È stato usato acciaio W1.2083 HRC 50 per i tasselli e carrelli (fig. 4), mentre per il porta stampo acciaio W1.2311 e Ramax per la terza piastra di scorrimento (fig. 5). Il processo è a iniezione diretta a camera calda Mold Master con ugelli multipli, su ognuno dei quali ci sono due punti d’iniezione. Non è stato facile rispettare le ristrette tolleranze richieste per ogni singola impronta per fori di diametro 1,25±0,03, 1,5±0,03 e 0,8±0,03, con sfiato 0,55±0,05. Era assolutamente necessario mantenere costanti gli spessori ed evitare la presenza di bave.

Fig. 4 – Tasselli e carrelli in acciaioW1.2083 hrc 50

 

 

 

 

 

 

 

 

Il processo di stampaggio deve avvenire in ambiente a temperatura controllata per ridurre i problemi di pulizia dello stampo (v più avanti “manutenzione”). Per la progettazione dello stampo è stato prezioso il sistema Cimatron/ProE, uno strumento di programmazione dalle funzionalità molto potenti ed evolute, ma dal funzionamento semplice e intuitivo; si tratta davvero di una soluzione Cad/Cam di Microsystem molto apprezzata dall’ufficio tecnico del Gruppo Vignati, completa e integrata per l’industria degli stampi e delle attrezzature.

Protagonisti nella lavorazione dello stampo sono stati i centri di lavoro a 5 assi alta velocità, ad esempio per la fresatura della piastra porta camera (fig. 6), e l’utilizzo di grafite per realizzare le dimensioni limitate. Post-processor ottimizzati collegati con i centri di lavoro hanno permesso di sfruttare al meglio ogni macchina, per esempio per realizzare in 3D l’elettrodo mediante elettroerosione. Vignati utilizza normalmente sia elettrodi in rame, quando necessario, sia in grafite quando gli oggetti sono molto piccoli, con pareti molto sottili, diametri particolari, e quant’altro come nel caso del nostro pistone di scorrimento; in questo modo si ottiene un risultato migliore in termini di dimensione.

Fig. 5 – Terza piastra di scorrimento in Ramax

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lavorazione dello stampo

Il Gruppo Vignati investe costantemente nell’innovazione dell’officina, oggi punto di forza per rispondere con velocità, flessibilità, knowhow e qualità alle esigenze dei clienti; ciò si traduce in centri di lavoro a 5 assi ad alta velocità, in presse ad iniezione dell’ultima generazione con comandi anime integrati di case prestigiose come Nestal, isole di pressofusione integrate a circuito chiuso per garantire ripetibilità e qualità nel tempo, software di simulazione e di progettazione dell’ultima generazione. In particolare, per la lavorazione di questo stampo sono stati preziosi i centri di lavoro a 5 assi Mikron, le macchine di erosione a tuffo e a filo Charmilles e Makino, per assicurare le ottime rifiniture che si dovevano ottenere. La rettifica in tondo è stata indispensabile per ottenere delle spinette piuttosto dotate. Comunque, in sostanza, le lavorazioni sono state alquanto tradizionali; sono stati necessari alcuni trattamenti termici di protezione, dato che il Delrin è un materiale particolarmente esigente.

Tuttavia, massima attenzione è stata dedicata alla precisione, soprattutto nell’area delle forature, le quali se non sono lavorate correttamente possono influire negativamente sul risultato nella zona di chiusura. Insomma, con oggetti così piccoli l’accuratezza delle lavorazioni è assolutamente determinante per il buon esito dell’intero processo. Per essere competitivi oggi non si può più lavorare sulla quantità degli stampi prodotti, bensì sulla loro qualità e quindi sul valore aggiunto più alto. Ciò richiede davvero tanta competenza.

Fig. 6 – Piastra porta camera calda fresata

 

 

 

 

 

 

 

 

Data la complicazione di questo stampo, è stato necessario prevedere una manutenzione piuttosto agevolata e accessibile, per evitare di dover smontare lo stampo stesso nell’eventualità di sostituire una spina o qualche altro accessorio; tant’è che c’è la possibilità di smontaggio dal lato operatore nella zona anteriore della macchina, cosa tutt’altro che banale, soprattutto quando ci sono dei movimenti come in questo caso. Per esempio, l’operatore può smontare la terza piastra in macchina nel caso fosse necessario sostituire le singole piastrine che compongono ogni figura.

La manutenzione ordinaria richiede una pulizia settimanale dello stampo o al massimo ogni due settimane, a causa della delicatezza dello stampo stesso. La manutenzione straordinaria è necessaria nel caso di rottura delle spine, che per le loro minime dimensioni si possono spaccare facilmente. Pertanto è stato previsto un processo di sostituzione piuttosto rapido. In ogni modo, per ridurre il più possibile le spaccature, i carrelli devono essere sempre puliti, perché sono loro che chiudono sulle spine e la presenza di corpuscoli estranei potrebbe pizzicarle e romperle.

Dunque, una manutenzione assidua e pignola è indispensabile.

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