Quels sont les éléments importants pour la conception des matrices d'emboutissage
Matrices d'estampage sont des outils uniques et personnalisés essentiels dans le processus de fabrication de pièces embouties. Contrairement aux articles achetés en magasin, ils ne comportent pas d’instructions d’assemblage, d’utilisation et d’entretien. Tout oubli dans la manipulation de ces matrices peut entraîner des défaillances catastrophiques du moulage et de l’emboutissage. Dans cet article, nous allons approfondir les aspects essentiels de la conception des matrices d'emboutissage, en commençant par la détermination du processus de fabrication des pièces embouties.
La pièce est-elle adaptée à la conception de matrices d'emboutissage ?
Avant de se lancer dans les phases de conception et de fabrication d'une matrice, il est essentiel de vérifier l'adéquation de la pièce à emboutissage de tôle. De nombreuses pièces sont livrées avec des spécifications dimensionnelles et de tolérance qui ne peuvent pas être respectées par les techniques d'emboutissage conventionnelles. Dans de tels cas, des méthodes de fabrication alternatives, comme le moulage suivi d'un usinage pour respecter les tolérances requises, deviennent nécessaires.
Évaluer si une pièce est adaptée à l’emboutissage nécessite des années d’expérience. La faisabilité de l’emboutissage d’une pièce n’implique pas automatiquement qu’il s’agisse du choix optimal. Les matrices d'emboutissage de tôles sont généralement utilisées pour générer de grandes quantités de pièces. Toutefois, pour des volumes de production plus petits, opter pour des méthodes plus rentables telles que le pliage, le pliage, le soudage et l’usinage peut être une approche pragmatique.
Ingénierie des procédés et conception de matrices d'emboutissage
Distinguer entre estampillage concepteurs de matrices et ingénieurs procédés. Les ingénieurs de processus établissent la séquence d'étapes nécessaires pour transformer une tôle plate d'une ébauche en une pièce finalisée, qu'ils utilisent une matrice progressive à station unique ou une matrice de transfert à 40 stations. Cette étape influence considérablement le succès ou l’échec d’une opération d’emboutissage ; toute imprécision dans le processus de fabrication, même dans une seule opération de formage ou de découpe, peut entraîner la défaillance de la matrice et du processus d'emboutissage.
D'autre part, les concepteurs de matrices d'emboutissage se concentrent sur la conception des méthodes mécaniques pour réaliser ces étapes de processus avec une facilité optimale. Ils déterminent le type d'acier à outils, la géométrie de la matrice et la longueur de la matrice. Dans de nombreux cas, les concepteurs d'outils expérimentés assument également le rôle d'ingénieurs de processus, chargés de déterminer le nombre d'étapes nécessaires à la production des pièces et de concevoir les processus mécaniques en conséquence.
Géométrie des pièces et analyse des matériaux pour matrice d'estampage Design
Avant de déterminer les étapes nécessaires à la production de la pièce, une analyse approfondie de l’impression de la pièce est essentielle. Cela implique un examen minutieux de la géométrie de la pièce, des tolérances spécifiées ainsi que du type et de l'épaisseur du matériau. L’importance des deux derniers facteurs ne peut être surestimée, car ils jouent un rôle crucial dans la définition du processus de fabrication et de la conception des outils. Il est imprudent de supposer que la pièce peut être fabriquée à partir du matériau simplement parce qu’elle est conçue pour cela.
Pour prendre des décisions éclairées sur les étapes de processus requises pour la fabrication de la pièce, l'ingénieur de procédé et le concepteur de matrice doivent tous deux comprendre comment le matériau de la pièce choisi impacte le procédé et la conception de l'outil pour les matrices d'estampage. Le matériau de la pièce a des implications pour :
- Matériau de la matrice.
- Longueur de la matrice.
- Tonnage de presse.
- Type de lubrifiant et application.
- Section de matrice, épaisseur et géométrie de la pièce.
- La nécessité d’opérations secondaires, telles que le recuit.
Une myriade de métaux ferreux et non ferreux aux caractéristiques distinctes est disponible, allant du titane à l'or, et chaque type de métal présente ses propriétés uniques. Bien qu’il soit possible d’estamper pratiquement n’importe quel matériau, il est essentiel de reconnaître que les matériaux diffèrent considérablement. Par exemple, tenter de former de l’aluminium avec l’idée d’un acier étiré de qualité à faible teneur en carbone peut entraîner des difficultés, non pas parce que l’aluminium est intrinsèquement problématique, mais parce qu’il possède des attributs différents.
Lorsqu'il s'agit de pièces nécessitant un étirement ou une extensibilité considérable, il est impératif de ne pas procéder sans données suffisantes. Il ne suffit pas de savoir qu’un matériau est de l’acier 1018. Au lieu de cela, examinez les détails tels que la résistance à la traction du matériau, la limite d'élasticité, l'allongement et, si possible, la valeur moyenne n (indiquant la pente de la courbe contrainte-déformation) et la valeur moyenne r (représentant le rapport entre la déformation de largeur réelle et la déformation d'épaisseur réelle à une valeur de déformation de longueur spécifique). Déterminez si le métal a un revêtement ou un pré-revêtement. Pour les métaux non ferreux, vérifiez s’ils sont entièrement durs, extrêmement mous ou semi-durs. Si l’intention est d’étirer le métal, renseignez-vous sur sa tréfilabilité.
Gardez à l’esprit que les aciers spéciaux à haute résistance comme les aciers biphasés ou les aciers TRIP ont tendance à présenter un retour élastique plus important que les matériaux à faible résistance. En être conscient à l'avance vous permet de résoudre les problèmes de retour élastique en incorporant des stations supplémentaires. Il est conseillé d’éviter de développer un outil à usage général destiné à former une variété de métaux sans modifier la matrice.
Une conception de matrice solide commence par un processus robuste de production de la pièce. De nombreuses défaillances d’emboutissage proviennent de processus de fabrication de pièces inappropriés plutôt que d’une conception de matrice défectueuse. Souvent, les étapes critiques de formage et de découpe sont négligées. La clé réside dans l’établissement d’un plan spécifique pour la fabrication de la pièce avant de se lancer dans le processus de fabrication de l’outil.
Conclusion
La conception des matrices d’emboutissage est un aspect complexe et critique du processus de fabrication, nécessitant une compréhension approfondie de la pièce, des matériaux et des processus impliqués. De la réflexion initiale sur la question de savoir si l’emboutissage est le bon procédé pour la pièce à l’analyse détaillée de la géométrie de la pièce et des caractéristiques du matériau, chaque étape joue un rôle essentiel dans le succès des opérations d’emboutissage. La collaboration entre les ingénieurs de procédés et les concepteurs d'outils, s'appuyant sur des années d'expérience, est essentielle pour garantir la production efficace et efficiente de pièces embouties. N'oubliez jamais de « penser comme le métal » et de privilégier une compréhension globale des exigences de la pièce avant de vous plonger dans les subtilités de la conception des matrices.
