Uno stampo da asservimento

Fig. A

L’asservimento per un processo di stampaggio può essere di varie tipologie, come ad esempio sistema di solo scarico, ove il robot provvede al prelievo del pezzo stampato per depositarlo in un apposito contenitore; sistema d’alimentazione pallettizzato adibito al carico della lamiera da stampare, oppure sistema ove il robot provvede al prelievo del pezzo stampato in una prima pressa e quindi lo posiziona su una seconda pressa di tranciatura per eliminare le bave. Quest’ultimo asservimento potrebbe anche essere manuale da parte dell’operatore, ma ormai è quasi naturale automatizzare l’operazione a guisa di isola robotizzata. Lo stampo che presentiamo qui di seguito progettato e costruito da Attrezzeria Acquanegrese di Acquanegra sul Chiese (MN) rientra in questa categoria, dovendo tranciare la base di un pezzo pressofuso precedentemente. Attrezzeria Acquanegrese è stata fondata nel 1980 e si specializza nella progettazione e costruzione di stampi tranciabave per pressofusi di Alluminio e stampi per lamiera. Nel corso degli anni si è trasformata da semplice fornitore a partner del committente, seguendo le specifiche richieste dal committente stesso. L’azienda opera nei settori automotive, elettrodomestico ed elettromeccanico.

Tutte le fasi produttive, compreso il collaudo finale, vengono controllate attraverso un sistema internazionale di qualità certificato IQNet e SQS. L’officina dispone di tutti i macchinari necessari per la costruzione di stampi quali fresatrici, elettroerosione, rettifica, tornio, trapani, presse (oleodinamiche e meccaniche), forni per trattamenti termici e quant’altro. L’ufficio tecnico è ottimizzato per partire dal modello 3D del getto pressofuso; per eseguire i progetti e i programmi di Cad/Cam si utilizzano software di ultima generazione 3D e 2D quali Cimatron E, Autocad e Rhinoceros Il collaudo viene eseguito attraverso una simulazione operativa, alla quale può assistere il committente. Al termine del collaudo viene rilasciato il Certificato di collaudo che documenta l’avvenuto controllo della funzionalità dello stampo.

Carta d’identità dello stampo

• Fabbricante: 

Attrezzeria Acquanegrese Srl

Via dell’Artigianato 239, 

46011 Acquanegra sul Chiese (Mantova) 

Tel. 0376 79457, 

Fax 0376 727303,

E-mail: info@acquanegrese.it

• Materiali delle varie parti

Incastellature in acciaio C45; costituenti lo stampo: supporti e taglienti in acciaio K720
della Böhler Uddelhom;
Altre parti in acciaio 1-23/12 bonificato.

• Dimensioni: 1000 x 700 mm.

• Peso: 2 tonnellate circa.

• Impiego: Stampo per supporto in Alluminio pressofuso.

• Metodologie di progettazione: Cad 3D Cimatron E, Autocad e Rhinoceros per la preventivazione.

• Messa in produzione: Cam Cimatron E.

• Tecnologia di lavorazione: Lavorazioni di sgrossatura e finitura su centri di lavoro CNC;  matrici sgrossate e temprate; lavorazione finale con elettroerosione a filo;  tempra, rinvenimento e nitrurazione.

• Produzione prevista: 500 mila pezzi l’anno se bene utilizzato.

• Manutenzione: controllo periodico dei taglienti con eventuale rettificatura di ripristino.

Oggetto è stampo

La quantità di oggetti stampati tramite pressofusione è davvero innumerevole; in questo caso si tratta di un particolare automobilistico ovvero un supporto in Alluminio che viene pressofuso in 4 figure, trattandosi di un pezzo di alta produzione (fig. 1). In base alle dimensioni e alle macchine del cliente, quest’ultimo ha scelto la soluzione di uno stampaggio a 4 figure, quindi anche lo stampo di tranciatura dell’oggetto finito doveva essere a 4 figure e di dimensioni adeguate (fig. 2).

Fig. 1 - Supporto automobilistico in Alluminio pressofuso
Fig. 1 – Supporto automobilistico in Alluminio pressofuso

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 2 - Il supporto automobilistico dopo la tranciatura
Fig. 2 – Il supporto automobilistico dopo la tranciatura

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L’oggetto misura circa 200 x 150 mm; lo stampo in oggetto deve tranciare il ramo di colata nonché le feritoie orizzontali e i piani inclinati tutti da sbavare. Questa operazione di finitura, dunque, è stata concepita da Attrezzeria Acquanegrese Srl con uno stampo di tranciatura a 8 carri che lavoravano alternativamente; infatti, per ogni pezzo ci sono due finestrelle orizzontali, che richiedevano una lavorazione con quattro carri orizzontali superiori (fig. 3); una volta che ogni carro va e torna per svolgere il proprio lavoro, partono da sotto altri 4 carri inclinati (fig. 4) per andare a rasare delle facce inclinate che non era possibile tranciare altrimenti.

Fig. 3 - Carri superiori
Fig. 3 – Carri superiori

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 4 - Carri inferiori
Fig. 4 – Carri inferiori

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La figura 5 mostra il progetto dei carri laterali e inferiori. I carri (o carrelli) sono in pratica dei cilindri oleodinamici equipaggiati con utensili sbavatori; corrono guidati su bussole in bronzo e sono corredati da micro di fine corsa. In pratica, la macchina deve sentire se il ciclo del carrello è stato fatto in modo corretto; se per un motivo qualsiasi il carrello non segnala l’andata e il ritorno, la macchina si ferma. Praticamente, tutta l’isola si può fermare se un semplice micro si incanta leggermente.

Fig. 5 - Progetto carri laterali e inferiori
Fig. 5 – Progetto carri laterali e inferiori

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 6 - Supporto pezzo
Fig. 6 – Supporto pezzo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Il funzionamento è il seguente: viene depositata sul supporto pezzo (fig. 6) la stampata di colata da tranciare; la macchina di tranciatura piuttosto particolare discende, blocca i pezzi mentre contemporaneamente si ferma la slitta superiore della macchina stessa, quindi ci sono una discesa e uno stop. A questo punto entrano in funzione i cilindri oleodinamici e i carrelli che puliscono orizzontalmente le 8 feritoie, gli stessi tornano indietro e danno l’impulso per far salire e retrocedere i cilindri che lavorano nella zona sottostante.

Quando tutti i cilindri hanno finito il loro ciclo, la macchina riprende la discesa, trancia tutti i pezzi, il ramo di colata cade sotto e viene scartato, i pezzi rimangono all’interno della matrice, la quale poi tramite il carrello superiore della macchina di tranciatura si rialza. Infine una pala riceve in automatico i pezzi tranciati. Ovviamente, tutto il processo ha richiesto una costante collaborazione tra stampista e committente già in fase di progettazione; l’attrezzeria Acquanegrese ha costruito lo stampo di tranciatura da affiancare allo stampo di pressofusione già in possesso del cliente; dunque era necessaria una perfetta intesa con chi fa e/o usa lo stampo di pressofusione. L’attrezzeria Acquanegrese ha suggerito la modifica di una chiusura tale da consentire la tranciatura completa.

Fig. 7 - Parte inferiore dello stampo
Fig. 7 – Parte inferiore dello stampo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig. 8 - Parte superiore dello stampo
Fig. 8 – Parte superiore dello stampo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Normalmente, quando lo stampaggio come in questo caso richiede due stampi, l’isola viene robotizzata; cioè, in pratica, la macchina di tranciatura è vicina fisicamente alla macchina di pressofusione e la stampata passa da una stazione all’altra con un robot, il quale prende il pezzo fuso, lo raffredda e poi lo deposita sopra lo stampo di tranciatura.

Lo stampo ha una struttura tipica, nel senso che ci sono la piastra di base con i lardoni sottostanti per i fissaggi; sulla stessa piastra di base vengono fissati i supporti che alloggeranno i pezzi da tranciare; questa piastra è la parte inferiore da fissare sulla macchina (fig. 7). La parte superiore dello stampo (fig. 8) porta i taglienti, gli estrattori, le matrici fatte a settori (fig. 9) e il sistema di estrazione; in pratica, quando lo stampo ha tranciato il pezzo, la piastra che fa l’estrazione deve bloccarsi e risalire mantenendo i pezzi all’interno delle matrici. Infine, quando la parte superiore dello stampo è risalita, una pala di estrazione che si trova sotto entra in funzione, provvede all’estrazione e i pezzi finiti cadono sulla pala medesima. Gli stessi pezzi sono pronti per le lavorazioni successive di sabbiatura, filettatura, foratura e quant’altro.

Fig. 9 - Matrici e premi pezzo
Fig. 9 – Matrici e premi pezzo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Progettazione e lavorazione dello stampo

La progettazione è iniziata ancora prima della stampata fisica; il cliente, una volta definito il processo di pressofusione, ha passato ad Acquanegrese il modello matematico in 3D dell’oggetto così come sarebbe venuto fuori dallo stampo di pressofusione. Acquanegrese ha importato il tutto nei propri sistemi informatici di ultima generazione 3D e 2D quali Cimatron E, Autocad e Rhinoceros (fig. 10), equipaggiati e ottimizzati per offrire soluzioni tali da soddisfare il cliente nei tempi ristretti imposti oggi dal mercato; Cimatron, è utilizzato sia nella progettazione sia nel Cam per la fresatura (fig. 11) e l’elettroerosione a filo. Per la messa in tavola si usa Autocad Meccanica e per la preventivazione il 3D di Rhinoceros.

Fig. 10 - Progetto stampo completo
Fig. 10 – Progetto stampo completo

 

 

 

 

 

 

 

 

La progettazione non ha presentato difficoltà particolari, trattandosi di un oggetto non eccessivamente complesso, un po’ grosso per le dimensioni della stampata, ma non complicato. Però doveva nascere uno stampo robusto, quindi ben proporzionato, in quanto essendo alta la tiratura, deve durare nel tempo. Tutte le incastellature sono in acciaio C45, i supporti e i taglienti sono in acciaio per lavorazione a freddo K720 della Böhler Uddelhom. Altre parti per le quali non c’è bisogno di durezza ma di resistenza sono in acciaio 1-2312 bonificato, un materiale tenace che si presta bene per le lavorazioni meccaniche. Il processo di lavorazione dello stampo in officina è interfacciato al Cad dell’ufficio tecnico con il Cam Cimatron E; le lavorazioni avvengono soprattutto su centri di lavoro CNC (fig. 11). Le matrici che sono tutte fatte a inserti vengono sgrossate e temprate; alla lavorazione finale provvede l’elettroerosione a filo, dovendo dare ai taglienti la spoglia di un grado, in modo che una volta tranciato il pezzo non si blocchi contro le pareti della matrice.

Fig. 11 - Fresatura CNC
Fig. 11 – Fresatura CNC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Per fare questo lavoro, si utilizzano i profili provenienti dal Cad 3D quindi alla fine vengono assemblati per giungere infine al montaggio e collaudo. Tempra e rinvenimento sono fatti internamente con i relativi controlli di durezza. La nitrurazione è affidata a un fornitore esterno, perché alcuni pezzi necessitano di una durezza superficiale particolare. Lo stampo, nel contesto di una manutenzione ordinaria, richiede il controllo periodico dei taglienti; potrebbe essere necessaria una rettificatura per ripristinarli, perché con l’uso possono arrotondarsi un pochino e quindi non essere più efficaci. Con questa manutenzione, lo stampo può eseguire anche 500.000 stampate.

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