Un “ammortizzatore” a tutto campo

Le caratteristiche di un sistema di sospensione/ammortizzatore sono solitamente un compromesso tra le esigenze di tenuta di strada e quelle di comfort.

 

 

 

 

 

L’oggetto di questo mese – un tassello elastico supporto/sospensione per autoveicolo – è protagonista di quanto sopra, dato che collega le ruote e quanto ad esse connesso (freni, mozzi ecc.) al telaio del veicolo stesso, ovvero la carrozzeria e tutte le parti meccaniche in essa contenute, che appoggiano sugli elementi elastici della sospensione. Dunque, lo stampo necessario per produrre il suddetto oggetto ha la responsabilità di salvaguardare non solo il comfort dei passeggeri, ma anche i costi di produzione. La società Coprauto di Borgone di Susa (TO) dal 1964 opera nel campo della deformazione a freddo della lamiera. L’azienda nasce con specifico indirizzo nel settore della prototipia, (da qui il nome stesso dell’azienda, costruzione prototipi auto); negli anni 80-90 cresce e si sviluppa, affianca alla principale attività di prototipia anche la progettazione e produzione di stampi nonché lavorazioni di stampaggio e di saldatura.

CARTA D’iDENTITÀ DELLO STAMPO

• Fabbricante 

Coprauto Srl – Via dei Pioppi 14 – Borgone di Susa (TO)

Tel. +39 011 96417 52 Cell +39 348 0814702 

E mail commerciale@coprauto.com – www.coprauto.com

• Materiali: 
Basi in acciaio C40, tutte le altre parti in acciaio K110

• Dimensioni: mm 3.250 x 700 x800 (altezza)

• Peso:  3.500kg.

• Impiego:  Produzione di tassello elastico supporto ammortizzatore
in acciaio alto resistenziale FEE 420

• Metodologie di progettazione:  CAD 3D Visi 15 Vero

• Messa in produzione: Cam 3D

• Tecnologie di lavorazione: Sgrossatura, squadratura, finitura, tempra in olio, taglio con elettroerosione a filo, montaggio, collaudo, messa a punto.

• Manutenzione: Ordinaria

Oggi Coprauto copre quasi tutte le possibili tipologie di lavorazione nel campo della deformazione a freddo della lamiera, avvalendosi di un indubbio punto di forza: l’integrazione al proprio interno dei reparti progettazione, attrezzeria, stampaggio, assemblaggio e metrologia. Questo vantaggio si traduce in massima efficienza logistica ed economica nella realizzazione delle commesse, a tutto vantaggio della qualità finale offerta al committente. L’oggetto in questione (figg. 1 e 2) è un pezzo alquanto complesso da realizzare tramite uno stampo progressivo per una serie di motivi dimensionali e strutturali, che vedremo in seguito. Il particolare è in acciaio alto resistenziale FEE 420 del diametro di 100 mm, alto 60 mm e spesso 3,0 mm. Una commessa, dunque, che si può definire una vera sfida.

Il tassello elastico supporto-sospensione è in pratica il coperchio del vano dove viene appoggiata la sospensione dell’autovettura; dopo essere stampato, viene annegato nella gomma e poi montato. Si tratta pertanto di un particolare strutturale dello spessore di 3 mm, quindi, forma complessa, spessore elevato, materiale molto duro ma anche fragile da formare.

Progettazione dello stampo

Si tratta di uno stampo a passo progressivo per tranciatura-formatura-foratura in acciaio C40 per le basi, mentre tutte le parti funzionali sono state realizzate in acciaio K110. Questo stampo è stato realizzato per sostituire i precedenti stampi a ripresa del committente, destinati alla produzione dello stesso oggetto, il quale doveva essere ripreso più volte per passare da uno stampo al successivo. Essendo aumentato il bisogno del suddetto particolare, é subentrata la necessità di uno stampo progressivo, più produttivo e quindi più competitivo, che richiede una pressa intorno alle 1000 tonnellate. Il committente ha mandato allo stampista la matematica in 3D dell’oggetto, i disegni con l’indicazione delle tolleranze, le dimensioni e tutte le varie specifiche dell’oggetto stesso.  Non c’è stata la possibilità di suggerire modifiche, perché l’oggetto era già esistente e funzionante. Dunque, dalla matematica si è passati allo sviluppo dello stampo a passo progressivo (fig. 3). Sicuramente, sarebbe stato opportuno suggerire qualche semplificazione, ma non è stato possibile. Lo stampo a passo progressivo esegue la tranciatura, la formatura e la foratura del particolare tondo, che ha un suo diametro da rispettare, svasature e forature, come si vede dallo sviluppo dell’oggetto in figura 4.

La parte strutturale dello stampo (fig. 5) è in acciaio C40, cioè un ferro comune, mentre tutte le parti funzionali (fig. 6) sono state realizzate in acciaio temprato K110. Solitamente si fanno in K 110 solo le parti di grande usura, come in questo caso dove lo stress subito dallo stampo è notevole a causa dello spessore della lamiera. L’ufficio tecnico ha studiato il metodo utilizzando un software molto comune presso le attrezzerie ossia VISI Cad 15 REL di Vero Software, una sorta di bibbia per chi fa stampi. È stata sviluppata dapprima un’ipotesi di metodo in 3D (fig. 7), dopo si è cominciato a ricavare degli stampi pilota ovvero stampi separati da integrare poi in un unico stampo progressivo. Lo studio del metodo è stato molto complesso, data la forma e il materiale del particolare. Dalla matematica si è ricavato un metodo provvisorio poi verificato con gli stampi pilota, alla ricerca delle giuste operazioni e della loro sequenza.

La principale difficoltà è stata capire che, contrariamente alla consueta logica, in questo caso il materiale a un certo punto doveva essere compresso anziché stirato. Infatti, se stirato per raggiungere la forma richiesta, il particolare materiale usato presentava strappi evidenti, rischio abbastanza frequente nelle operazioni di imbutitura, specialmente quando il pezzo è di forma complessa e in materiale duro come in questo caso; dunque, bisognava assolutamente evitare sollecitazioni tali da provocare cricche e strappi. Insomma, dopo una lunga serie di prove e tentativi si è arrivati alla soluzione ottimale, che prevedeva una fase di compressione ovvero allungamento del materiale, preformatura, compressione.

La sequenza della figura 4 mostra chiaramente che nelle prime fasi si imbutisce e quindi si stira un po’ il materiale fino a un certo livello (preformatura di base), poi si comincia a comprimerlo dalla forma bombata, conservando lo spessore nella tolleranza di 3 mm ± 3- 4/10 circa, una tolleranza più che accettabile in questo caso specifico. È stato quindi capovolto il principio di lavorazione e con la nuova metodologia si è riusciti a rispettare le tolleranze previste per lo spessore della lamiera nei punti di maggior stress, a garanzia dell’efficienza strutturale dell’oggetto. Si tenga presente che, a differenza della produzione a ripresa, nello stampo progressivo si passa da una figura all’altra e pertanto non ci sono possibilità di grandi assestamenti e/o aggiustamenti. L’essere riusciti a mantenere in tolleranza lo spessore nominale in tutta la sezione del pezzo è stata davvero una bella esperienza per lo stampista!

Fabbricazione dello stampo

La lavorazione dello stampo non ha presentato particolari difficoltà; il valore aggiunto dello stesso stampo sta solo nella sua progettazione.

Una volta trovata la squadra e una volta capito che cosa bisognava fare, la costruzione è stata piuttosto standard. Si tratta di 11 stazioni costituite da matrice e punzone. Dapprima sono stati squadrati i blocchi tramite fresatrici tradizionali; in seguito si è provveduto alla finitura degli stessi blocchi, nonché alla copiatura delle parti di tranciatura ecc, tutte operazioni fatte su centri di lavoro CNC.

Gli elementi preposti alla tranciatura sono stati trattati con tempra in bagno d’olio e successivamente tagliati mediante elettroerosione a filo. La manutenzione dello stampo è quella di routine, perché non ci sono meccanismi particolari: dopo i primi 5.000 pezzi, a stampo assestato, è stata fatta una verifica delle varie parti.

Dalla data della commessa alla consegna dello stampo sono passati circa cinque  mesi, con un totale di altre 4000 ore di lavoro.

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