Estampage Die Essentials: Tout d'abord, déterminez le processus de fabrication d'une pièce emboutie

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Note de l'auteur : Comme cela fait environ 15 ans depuis ma série Die Basics 101, 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. Alors 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 éduquer les lecteurs sur toutes les étapes et processus critiques nécessaires à la conception et à la construction d'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 ne serait-ce qu'un seul de ces facteurs n'est pas effectué correctement, une défaillance catastrophique de l'outillage et de l'emboutissage peut en résulter.

Mais avant tout.

Avant même de commencer à réfléchir au processus nécessaire pour concevoir et construire la matrice, vous devez déterminer si la pièce en question peut réellement être fabriquée à l'aide d'emboutissage de tôle. De nombreuses pièces ont des caractéristiques dimensionnelles et de tolérance qui ne peuvent pas être satisfaites à l'aide d'un processus d'emboutissage conventionnel, elles doivent donc être fabriquées à l'aide d'une méthode alternative, telle que la coulée suivie d'un usinage à la tolérance spécifiée.

Il faut des années d'expérience pour pouvoir examiner une pièce et déterminer si elle peut être estampée. Et ce n'est pas parce qu'une pièce peut être fabriquée par emboutissage qu'elle le devrait. Les matrices d'emboutissage de tôle sont généralement destinées à produire de très grands volumes de pièces. Pour les faibles volumes de pièces, il est parfois judicieux de produire les pièces à l'aide de méthodes à moindre coût telles que le pliage, le soudage et l'usinage des presses plieuses.

Ne confondez pas un concepteur de moules avec un ingénieur de procédés. Les ingénieurs de processus déterminent les étapes de processus qui doivent être exécutées pour transformer une tôle plate d'une ébauche en une pièce finie. Il peut s'agir d'une matrice de ligne monoposte ou d'une matrice progressive à 40 stations. C'est sans conteste l'étape la plus importante qui conditionne 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'outillage déterminent les moyens mécaniques pour exécuter ces étapes de processus aussi facilement que possible. Le concepteur de matrice 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'ingénieur de processus, ce qui signifie qu'ils déterminent le nombre d'étapes nécessaires pour fabriquer la pièce, ainsi que la conception des 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 pour décider des étapes du processus de fabrication et de la conception de l'outil. 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 de processus requises pour la fabrication de pièces, l'ingénieur de processus et le concepteur de matrices doivent comprendre les effets que le matériau de la pièce a 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 avec ses propres caractéristiques. Des 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 pensez comme de l'acier à faible teneur en carbone et que vous essayez de former de l'aluminium, vous aurez probablement des problèmes. Cela ne signifie pas que l'aluminium est mauvais ; c'est juste différent.

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

N'oubliez pas que les aciers avancés à haute résistance spéciaux tels que les aciers biphasés ou TRIP présentent plus de retour élastique que les matériaux à faible résistance. Sachant cela à l'avance, vous pouvez ajouter des stations supplémentaires pour compenser les problèmes de retour élastique. Évitez de construire des outils communs conçus pour former une variété de métaux différents sans changer la matrice.

Une bonne conception de matrice commence par un processus solide de fabrication de votre pièce. La plupart des échecs d'emboutissage catastrophiques sont le résultat d'un mauvais processus de fabrication de la pièce plutôt que d'une mauvaise conception de la matrice elle-même. Les étapes critiques de formage et de découpe sont souvent manquées. La clé est de calculer spécifiquement comment vous allez fabriquer la pièce avant de vous concentrer sur la fabrication de la matrice.