Quello “specializzato” nel montaggio

 

L’oggetto realizzato con lo stampo protagonista di questo mese è una molla in Rame al Berillio, da prodursi in doppia versione: la prima versione con contatto in Argento, la seconda con un contatto in Argento dorato (fig. 1). La molla in sé non è complessa, essendo un particolare solamente tranciato senza piegature; ciò che la rende particolare sono le sue dimensioni – infatti lo spessore del nastro è di soli 0,10 mm (come un capello!) – e soprattutto la presenza del contatto, da applicarsi con tecnologie decisamente differenti. La molla fa parte, una volta assemblata a numerosi altri pezzi di plastica e metallo, di un componente utilizzato soprattutto nella produzione di elettrodomestici. L’assemblaggio è stato “alleggerito”, grazie a uno stampo/servizio che consente di eliminare la catena di montaggio o singoli individui che seguono in parallelo il prodotto dall’inizio alla fine. Insomma, una molla prodotta da uno stampo “specializzato” nel montaggio degli accessori necessari alla molla stessa, paragonabile a un sistema flessibile di produzione; una soluzione speciale, che si contraddistingue per capacità di innovazione in un settore dinamico e in continua evoluzione. Quando l’attrezzeria diventa un’organizzazione versatile, studiata per affiancare e far crescere il committente, votata all’innovazione di prodotto e di processo, non c’è crisi che tenga!

Fig. 1 – Molla con contatto in doppia versione

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Carta d’identità dello stampo

• Fabbricante: 

CB di Bresciani e Cicolari S.n.c,

Loc. Fondi 87/89 Zona Industriale 

25071 Agnosine (BS) 

Tel. 0365 897105/6 

Fax 0365 897398

Email info@cbstampi.com

• Materiali: Oggetto in Rame al Berillio + Argento; Montante in acciaio 1.2767;

Piastre interne in 1.2379; Parti attive in acciaio sinterizzato Bohler K390;

• Dimensioni stampo chiuso 350 x 250 x 230 mm;

• Peso: 170 Kg;

• Impiego: Produzione di molla con contatto in diverse versioni;

• Progettazione impianto:  MITEC di Viviani Maurizio e C. s.a.s
Via Tantardini 1 – 23819 Primaluna (LC);  Tel. 0341 980352 – Fax 0341 981597
Email info@mitec-web.com

• Metodologie dib progettazione: Software Cad 3D Keycreator 10;

• Messa in produzione: Software Cam PCAM e DAM;

• Tecnologie di lavorazione: Fresatura su centri di lavoro Cb Ferrari e Rambaudi; Rettifica tangenziale su macchine a CN Okamoto e Fumagalli; Microforatura a elettroerosione su macchina Agema; Elettroerosione a filo su macchine Charmilles e Agie; Produzione prevista: Circa un milione di pezzi al mese;

• Manutenzione:  Affilatura di punzoni e matrici ogni 5 milioni di colpi.

Fig. 2 – Foto dell’isola di lavorazione: stampo montato nella mini-servo-pressa con tutti gli accessori

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gli obiettivi

È giusto premettere che il particolare non è un nuovo progetto, ma esiste da decenni e il cliente lo produceva già con le seguenti metodologie:

F nel caso di contatto in argento senza doratura, il produttore finale aveva già predisposto uno stampo che eseguiva l’assemblaggio del contatto con il nastro e lo produceva con una pressa tradizionale; in uscita dalla pressa, il nastro con le molle ancora in bandella veniva riavvolto, in quanto doveva poi essere svolto e staccato nella macchina di montaggio del prodotto finale;

F nel caso di contatto in argento dorato, invece, il montaggio del contatto avveniva manualmente, a causa dell’oggettiva difficoltà del processo.

Gli obiettivi che il cliente finale ha posto ai fornitori coinvolti in questo nuovo progetto sono stati:

1) verticalizzazione della produzione con la possibilità di inserire lo stampo direttamente nella linea di montaggio;

2) riduzione massima del nastro utilizzato per la realizzazione della molla;

3) possibilità di realizzare con il medesimo stampo entrambe le versioni di contatto.

Fig. 3 – Immagine Cad dell’isola
di lavorazione

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I protagonisti

CB di Bresciani e Cicolari S.n.c., Agnosine (BS), attrezzeria specializzata in stampi progressivi e attrezzature di alta precisione, soprattutto in metallo duro Widia.

Mitec di Viviani Maurizio e C. s.a.s, Primaluna (LC), studio di progettazione specializzato in stampi ad alta tecnologia, attrezzature per piegatrici, in particolare specializzato nella realizzazione di particolari complessi ed assemblati, con i relativi impianti e accessori necessari. Le due società collaborano da molti anni e raccolgono insieme le sfide più stimolanti, specializzandosi ognuno per la propria parte di competenza, in modo da poter offrire alla propria clientela soluzioni innovative chiavi in mano.

Fig. 4 – Foto della mini-servo-pressa spoglia

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 5 – Immagine Cad della mini-servo-pressa spoglia

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La proposta 

In questo caso lo stampo è solo uno dei componenti della fornitura. Infatti gli obiettivi del cliente hanno determinato la realizzazione di una vera e propria isola di lavorazione, da integrarsi con la linea di montaggio esistente e già operativa presso il cliente finale. L’isola di lavorazione studiata da Mitec e CB quindi fornisce “su richiesta” della macchina di montaggio un colpo, cioè un pezzo “molla con contatto” (figg. 2 e 3).

L’isola è formata dai seguenti elementi:

  • F lo stampo progressivo, che trasforma i materiali in ingresso nel pezzo assemblato richiesto;
  • F una mini-servo-pressa, di dimensioni molto limitate e di tonnellaggio adeguato, che produce il moto necessario al funzionamento dello stampo;
  • F l’alimentatore pneumatico per il nastro in Rame al Berillio;
  • F l’alimentatore pneumatico per il filo di argento;
  • F l’auto-distributore a vibrazione (comunemente denominato “vibratore circolare”), che alimenta il contatto in argento dorato adeguatamente orientato;
  • F l’apparecchiatura elettronica necessaria alla gestione degli elementi sopracitati, compresi tutti i numerosi controlli elettronici “salva stampo” previsti.

La pressa

Bisogna sottolineare che la mini-servo-pressa non è un componente commerciale, ma è frutto di un’idea Mitec, realizzata proprio per scopi come quello descritto, cioè per stazioni di lavorazione integrate in linee di montaggio (figg. 4 e 5). La mini-servo-pressa fornisce fino a 20 tonnellate di potenza e può essere realizzata in numerose varianti di corsa, di potenza e di velocità. La grande versatilità del sistema servo, cioè la logica di comando con motore Brushless e relativo azionamento a controllo numerico, ha permesso di risolvere tramite programmazione software alcune problematiche legate alle limitate dimensioni del pezzo da produrre.

Fig. 6 – Visione d’insieme dello stampo aperto; a sinistra si nota il vibratore per l’alimentazione dei rivetti

Lo stampo

Si tratta di uno stampo progressivo (figg. 6 e 7) di tranciatura e assemblaggio, che utilizza vari materiali in ingresso per fornire il pezzo richiesto.

La grande esperienza del team CB + Mitec, con esclusive tecnologie di progettazione e di realizzazione, ha permesso di utilizzare il 37% di nastro in Rame al Berillio, un materiale piuttosto costoso, rispetto a quello che il cliente finale precedentemente utilizzava: ciò ha permesso quindi un risparmio addirittura del 63%. L’obiettivo n° 3 del cliente, ovvero la possibilità di realizzare entrambe le versioni di contatto con lo stesso stampo, è stato raggiunto integrando in 2 moduli diversi dello stampo i 2 diversi sistemi di esecuzione del contatto, uno formato direttamente da filo di argento e l’altro montando all’interno del nastro un rivetto in argento pre-formato e successivamente dorato.

La progettazione è stata eseguita da Mitec tramite l’utilizzo del cad 3D Keycreator 10, che si basa sulla logica della modellazione diretta “History free”. La modellazione tridimensionale rende certamente più agevole l’ideazione di tutti i movimenti meccanici necessari alla realizzazione di un progetto così complesso. La costruzione dello stampo ha implicato molte difficoltà sia per la complessità degli assemblaggi che tale stampo doveva svolgere, sia a causa dell’estrema precisione che il materiale in oggetto determina. Infatti, lo spessore del nastro così sottile (0,10 mm) implica un gioco fra punzoni e matrici, cioè la differenza dimensionale fra gli elementi attivi della tranciatura, di soli 0,003 mm (3 micron!).

Solo la grande esperienza dello stampista nel campo degli spessori sottili ha reso una costruzione così “borderline” una normale pratica industrializzata. Infatti CB in passato, sempre in collaborazione con Mitec, ha già realizzato molti stampi di tranciatura per spessori perfino più sottili di questo, arrivando a produrre stampi per tranciare nastri da 0,05 mm di spessore. Per tali realizzazione servono strutture di stampo adeguatamente studiate, come fatto da Mitec nello stampo in oggetto, e ovviamente lavorazioni, materiali e trattamenti che non lascino nulla al caso. Il minimo errore, anche di un solo centesimo di millimetro, implicherebbe un mal funzionamento del prodotto stampo finale, con rischi reali di creazione di bave di tranciature assolutamente non accettabili. Tutte le piastre dello stampo sono temprate e rinvenute. Le piastre del montante sono in 1.2767, mentre tutte le altre piastre sono in 1.2379. Le parti attive di tranciatura sono in acciaio super rapido sinterizzato Bohler K390. La struttura dello stampo prevede un doppio incolonnamento con guide a sfere, che garantisce una facile manutenzione e un’adeguata precisione.

Lo stampo lavora ad una velocità piuttosto limitata, in quanto segue le cadenze della linea di montaggio cui verrà affiancato. La linea infatti produce circa un pezzo al secondo, cioè 60 pezzi al minuto.

La produzione mensile prevista è di circa un milione di pezzi, ed è previsto che la durata delle parti trancianti sia di circa 5 milioni di pezzi prima della riaffilatura. La durata dello stampo, con normale manutenzione, è pressoché infinita.

Fig. 7 – Immagine Cad della parte inferiore dello stampo; si notano gli alimentatori per i materiali in ingresso

 

 

 

 

 

 

 

 

Lavorazione dello stampo

Anche l’ufficio programmazione Cnc della società CB utilizza il Cad Keycreator utilizzato per la progettazione dello stampo da Mitec. In questo modo le attività di realizzazione dei programmi Cam sono più lineari, potendo utilizzare le matematiche native senza dover ricorrere a traduttori generici. Per la realizzazione dei programmi necessari per le lavorazioni Cnc, CB ha utilizzato il software Cam PCam per le lavorazioni di erosione a filo, mentre per la fresatura ha utilizzato il Cam Cb Ferrari denominato Dam. La fresatura sia prima del trattamento termico che successiva è stata eseguita con centri di lavoro Cb Ferrari e Rambaudi. Il trattamento termico sotto vuoto degli acciai è stato affidato a un fornitore esterno specializzato, il quale però si attiene ai cicli termici imposti da CB, per evitare problemi di deformazione nelle lavorazioni successive e problemi relativi all’invecchiamento degli acciai. La rettifica è stata affidata a macchine di estrema precisione come Okamoto e Fumagalli.

Per la preparazione dei fori di infilaggio per le erosioni a filo, CB è provvista di microforatrice Agema AS320, che consente fori fino ad un minimo di diametro 0.3 mm. Nel reparto di elettroerosione, CB utilizza macchine Charmilles e Agie. In particolare per le parti trancianti di precisione estrema, l’officina fruisce della macchina Agie di modello Excellence, che garantisce il rispetto assoluto delle geometrie richieste e il raggiungimento di livelli di rugosità davvero molto bassi. Durante la costruzione dello stampo non vi sono state problematiche particolari, vista la sinergia con la progettazione Mitec e l’abitudine di CB a lavorare con precisioni estreme. La fase di messa a punto dello stampo invece, è stata piuttosto singolare, poiché si sono dovuti coordinare i molti elementi dell’impianto e i vari materiali che compongono il pezzo finito. In particolare, un’operazione piuttosto articolata è stata la programmazione elettronica dell’impianto con i vari alimentatori, la mini-servo-pressa, il vibratore e i numerosi sensori salva stampo integrati nel progetto.

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