L'essentiel des matrices d'estampage : Tout d'abord, déterminez le processus de fabrication d'une pièce estampée.

Jul 25, 2023

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Note de l'auteur : Comme ma série Die Basics 101 fait environ 15 ans, on m'a demandé d'écrire une autre série d'articles sur les principes fondamentaux de la conception et de la construction des matrices d'emboutissage. À mesure que les outilleurs et les ingénieurs expérimentés prennent leur retraite, de nombreuses entreprises ont du mal à trouver et à embaucher des personnes possédant des connaissances de base en matière d'outillage d'emboutissage des métaux. J'espère que cette série d'articles aidera à informer les lecteurs sur toutes les étapes et processus critiques requis pour concevoir et construire une matrice d'emboutissage. Découvrez également les deuxième et troisième parties de cette série.

Une matrice d’estampage est généralement un outil unique en son genre, conçu sur mesure. Contrairement à un article acheté en magasin, il n’est pas accompagné d’instructions d’assemblage, d’utilisation et d’entretien. Si même l’un de ces facteurs n’est pas pris en compte correctement, des défaillances catastrophiques de l’outillage et de l’emboutissage peuvent en résulter.

Mais tout d’abord.

Avant même de commencer à réfléchir au processus nécessaire à la conception et à la construction de la matrice, vous devez déterminer si la pièce en question peut réellement être fabriquée par emboutissage de tôle. De nombreuses pièces présentent des caractéristiques dimensionnelles et de tolérance qui ne peuvent pas être respectées à l'aide d'un processus d'emboutissage conventionnel. Elles doivent donc être fabriquées à l'aide d'une méthode alternative, telle que le moulage suivi d'un usinage selon la tolérance spécifiée.

Il faut des années d’expérience pour pouvoir examiner une pièce et déterminer si elle peut être estampillée. Et ce n’est pas parce qu’une pièce peut être fabriquée par estampage qu’elle devrait le faire. Les matrices d'emboutissage de tôle sont généralement destinées à produire de très grands volumes de pièces. Pour de faibles volumes de pièces, il est parfois judicieux de produire les pièces en utilisant des méthodes moins coûteuses telles que le pliage, le soudage et l'usinage par presse plieuse.

Ne confondez pas un concepteur de matrices avec un ingénieur de procédés. Les ingénieurs de procédés déterminent les étapes du processus qui doivent être exécutées pour transformer la tôle plate d'une ébauche en une pièce finie. Il peut s'agir d'une matrice de ligne à station unique ou d'une matrice progressive à 40 stations. C’est sans conteste l’étape la plus importante qui détermine la réussite de l’opération d’emboutissage. Si le processus de fabrication de la pièce, même une seule opération de formage ou de découpe, n'est pas correct, le processus de matrice et d'emboutissage échouera.

Les concepteurs d'outils déterminent les moyens mécaniques permettant d'exécuter ces étapes de processus aussi facilement que possible. Le concepteur de matrices prend des décisions telles que le type d'acier à outils, la géométrie de la matrice et la longueur de la matrice. Les concepteurs de matrices expérimentés agissent souvent également en tant qu'ingénieurs de processus, ce qui signifie qu'ils déterminent le nombre d'étapes nécessaires à la fabrication de la pièce et conçoivent les moyens mécaniques d'exécution du processus.

Avant de déterminer les étapes nécessaires à la fabrication de la pièce, vous devez analyser l'impression de la pièce, en examinant attentivement la géométrie de la pièce, la tolérance spécifiée, ainsi que le type et l'épaisseur du matériau. Ces deux derniers facteurs sont essentiels au moment de décider des étapes du processus de fabrication et de la conception des outils. Ne présumez pas que la pièce peut être fabriquée à partir du matériau spécifié. Ce n’est pas parce qu’il a été conçu pour être fabriqué à partir d’un certain métal qu’il peut être fabriqué à partir de ce matériau.

Pour prendre une bonne décision sur les étapes du processus requises pour la fabrication des pièces, l'ingénieur des procédés et le concepteur de matrices doivent comprendre les effets du matériau de la pièce sur le processus et la conception de l'outil. Le matériau de la pièce influence :

Des milliers de métaux ferreux et non ferreux différents sont disponibles, chacun ayant ses propres caractéristiques. Les matériaux allant du titane à l’or peuvent être estampés. Comme je le dis aux participants de mon séminaire, pour traiter, concevoir ou dépanner la tôle avec succès, vous devez d'abord « penser comme le métal ». Par exemple, si vous envisagez un acier de qualité emboutie à faible teneur en carbone et que vous essayez de former de l'aluminium, vous rencontrerez probablement des problèmes. Cela ne veut pas dire que l’aluminium est mauvais ; c'est juste différent.

Si vous traitez une pièce qui nécessite beaucoup d'étirement ou d'emboutissage, ne tentez pas de le faire avec des données insuffisantes. Par exemple, ne vous contentez pas de savoir qu’il s’agit d’acier 1018. Au lieu de cela, recherchez la limite d'élasticité et de traction du matériau, le pourcentage d'allongement et, dans la mesure du possible, la valeur moyenne n (pente de la courbe contrainte-déformation) et la valeur moyenne r (rapport entre la déformation en largeur réelle et la déformation en épaisseur réelle à un niveau particulier. valeur de la déformation en longueur). Découvrez si le métal est enduit ou pré-peint. S'il s'agit d'un métal non ferreux, découvrez s'il est complètement dur, mou ou à moitié dur. De plus, si le métal doit être étiré, vérifiez s'il est de qualité emboutie.