Formage et bordage de la tôle dans les matrices d'estampage

Jason Marovich a travaillé comme dessinateur et opérateur CAO de 1990 à 2005 dans le domaine de l'ingénierie automobile.

La figure 1a est une vue isométrique d'une pièce en tôle. Notez que les lignes pointillées indiquent la position dans laquelle se trouve le métal lorsqu'il est placé dans la matrice effectuant l'opération de bordage. La figure 1b est la même partie en vue latérale.

jasonmarovich.hubpages.com

Deux types de matrices d'estampage de tôle

Il existe de nombreux types de matrices d'estampage mécaniques, et certaines sont principalement conçues pour former ou coller de la tôle. Former du métal prend un flan de tôle plat ou partiellement formé et le façonne en une forme souhaitée. Métal à coller est le fait de faire glisser la tôle dans une direction contraire à sa position précédente.

La formation d'un flan de tôle dans la forme requise par la conception est initialement effectuée dans un dessiner mourir . L'étirage du métal dans la forme souhaitée peut souvent être effectué dans une seule matrice (généralement la première de la ligne de matrices), mais il en faut parfois deux, une matrice d'étirage et une matrice de redessinage. Comme toutes les opérations de tôlerie, il existe des moyens idéaux pour effectuer des opérations de découpe spécifiques. L'hydroformage, par exemple, pourrait être une meilleure option que le formage sous pression, selon les exigences opérationnelles (c'est-à-dire les conditions de la pièce).

Un formage supplémentaire de zones spécialisées peut être réalisé avec un formage sous pression ou un rebord dans les opérations ultérieures de filière. Ce qui est essentiel pour les ingénieurs de mise en page de pièces, c'est que le formage est effectué de manière à ne pas froisser ou déformer le métal de quelque manière que ce soit. De plus, si le panneau de tôle est un panneau extérieur, tel que la porte d'une voiture, des mesures supplémentaires seront prises pour s'assurer que les opérations de formage et de bordage ne marquent pas la pièce. C'est-à-dire qu'il n'est pas souhaitable pour toute opération de matrice de laisser des marques, des bosses ou des bosses sur la pièce en tôle, en particulier si la pièce doit être utilisée là où elle peut être facilement vue (c'est-à-dire un panneau d'automobile extérieur).

Fig. 2

jasonmarovich.hubpages.com

Formage de la tôle

Le formage de la tôle se fait généralement soit en étirant le métal, soit en formant le métal sous pression. Lors de l'étirage du métal, les ingénieurs de la filière doivent s'assurer que le métal s'écoule, au fur et à mesure de sa formation, de manière à ne pas laisser de zones fragiles. Ce que recherchent les ingénieurs de pièces, c'est une épaisseur de métal uniforme sur toute la pièce finie. Il existe des moyens pour les concepteurs de former du métal pour l'empêcher de s'affaiblir ou de s'épaissir dans certaines zones. Cela se fait pendant la phase de mise en page de la matrice de la fabrication de la pièce - généralement un groupe d'ingénieurs qui décident de la meilleure façon d'effectuer les opérations requises pour fabriquer la pièce et dans quel ordre ces opérations doivent avoir lieu. Cela peut également déterminer le nombre de matrices dont une ligne de matrices doit fabriquer la pièce.

La figure 2, à droite, montre le concept le plus basique d'un assemblage inférieur d'une matrice d'étirage mécanique. Le composant le plus à l'intérieur, le poinçon d'étirage inférieur (vert), a la forme désirée fraisée sur sa «face». Le poinçon inférieur est entouré par le classeur inférieur (rouge). Le liant a également la forme de pièce souhaitée fraisée sur sa surface. C'est sur cette surface qu'un flan de tôle sera placé lorsque l'opérateur (ou, éventuellement, un dispositif mécanique ou robotique) charge la pièce dans la presse à emboutir (lorsque la presse est ouverte et que le liant est en haut, ou charge , positionner.

Le classeur se déplace - il se déplace de haut en bas lorsque la presse à emboutir s'ouvre et se ferme. Il est englobé et maintenu en place par le sabot inférieur (bleu). De plus, le classeur flotte - son fond n'est pas fixe, il repose plutôt sur un système de pression, qu'il soit pneumatique ou hydraulique. Ce système de pression offre une légère résistance au mouvement descendant de la presse à emboutir. Avec la force du mouvement vers le bas de la presse surmontant le système de pression sur lequel le liant est placé, cette force permet une transition plus douce pour la pièce en tôle de l'ébauche plate dans une pièce avec sa zone de formage la plus profonde formée en douceur, et sans créer points faibles. C'est bien expliqué comme ceci:

Si vous deviez prendre un grand morceau de cuir et que vous vouliez en faire un chapeau, vous pourriez placer le cuir sur une plate-forme à ressort. Dans ce centre de plates-formes se trouve un moule arrondi, en forme de chapeau. La plate-forme de pression monte et descend autour du moule central. Ainsi, lorsque vous placez le cuir sur la plate-forme, puis poussez dessus, tout en le maintenant fermement en place, le tissu est étiré sur le moule central. Au lieu de simplement le déchirer vers le bas et peut-être de déchirer le matériau, la plate-forme de pression (liant) ralentit le mouvement vers le bas, de sorte que le formage est réalisé plus doucement.

Fig. 3

jasonmarovich.hubpages.com

Sur la figure 3, à droite, une ébauche de tôle est chargée sur un liant à pression. Le classeur emprisonnera et maintiendra la pièce lorsque la presse se fermera. L'élément de matrice supérieur entre en contact avec le liant avant que le métal ne soit abaissé sur le pilier de façonnage ou le poinçon inférieur.

Notez le système de pression, représenté en bleu sur la Fig. 3, sous le classeur. Les systèmes de broches pneumatiques sont disponibles sur de nombreux types de grandes presses à emboutir. Sur d'autres opérations de formage de métal, des vérins hydrauliques peuvent être utilisés. Les ingénieurs de matrices doivent déterminer quels systèmes de pression sont nécessaires pour réaliser au mieux leur pièce, et cela dépend souvent de la ou des presses à emboutir utilisées.

Il existe différentes manières de localiser les flans de tôle chargés, telles que des goupilles de positionnement ou des guides. Ces dispositifs permettent au chargeur de presse de placer le flan sur le classeur au même endroit chaque fois qu'il est chargé.

Pour les matrices d'étirage à haute production, la surface du liant qui est guidée par le poinçon d'étirage et / ou le sabot inférieur aura des plaques d'usure montées sur des surfaces d'usure (deux surfaces métalliques frottant l'une contre l'autre). Ces plaques d'usure sont lubrifiées et offrent une action facile - elles sont conçues pour surpasser les performances d'une surface coulée finie ou traitée.

Le moulage sous pression à emboutissage supérieur n'est pas illustré, mais reste pertinent. Des inserts en acier traité peuvent être montés dans la surface de formage supérieure pour les zones de pièces nécessitant un soin particulier. Dans la plupart des cas, la pièce sera formée par une surface en acier moulé traitée. De petites broches autonomes peuvent être montées dans cette surface supérieure pour appuyer vers le bas lorsque la presse s'ouvre, empêchant la partie en tôle de coller au composant de matrice supérieur, après sa formation.

Fig. 4. Schéma montrant une patte de tôle formée vers le bas dans une bride. Notez les coins arrondis sur les inserts en acier, afin d'éviter de marquer ou de déchirer la pièce.

jasonmarovich.hubpages.com

Opération de matrice pour coller la tôle

Les opérations de brides de tôle sont généralement beaucoup plus simples que les opérations d'étirage. Souvent, les brides de pièces sont fabriquées dans des matrices qui accomplissent également d'autres opérations. Les ingénieurs gardent à l'esprit que les matrices et leurs composants sont coûteux. Plutôt que de construire une matrice qui effectuera une opération de bride, et une autre matrice pour réaliser le perçage des trous, les deux matrices pourraient être combinées en une seule, chaque fois que cela est possible ou possible. Les conditions des pièces dictent les différentes opérations qui peuvent être effectuées dans la même matrice.

Sur la figure 4, une patte de tôle est formée vers le bas. La longueur de la languette dictera la façon dont la bride est formée. Cet onglet est soigneusement conçu et peut être rogné (lors d'une opération de découpe précédente) afin qu'il y ait des coupures ou des déchirures dans l'onglet à intervalles, de sorte que l'onglet puisse être bridé autour des coins ou des courbes.

Le simple mouvement vers le bas de la presse bridera la languette, mais généralement un tampon de pression en acier moulé est ajouté à la pièce moulée supérieure. Ce coussin de pression maintient le métal pendant que la languette est rabattue. Des inserts en acier sont ajoutés au montant inférieur et au moulage supérieur pour les lignes de matrices de haute production.

La principale préoccupation des ingénieurs de matrices dans cette opération est la rupture de la bride - le point réel où le métal se plie. Cette courbure doit être soigneusement prise en considération, et dictera les changements de développement de la pièce si elle ne teste pas correctement lors de l'essai de matrice. Comme pour toutes les opérations de tôlerie, l'uniformité de l'épaisseur du métal fait l'objet d'un examen minutieux, et les opérations de bride qui causent une faiblesse dans le métal doivent être réévaluées et des modifications apportées soit à la conception de la pièce, soit à la matrice de bride qui forme le métal.

Bride de came de matrice standard

Lorsqu'une opération de bride ne peut pas être effectuée directement, une unité de came de matrice standard peut être utilisée. Il s'agit d'une alternative peu coûteuse, par exemple, à l'ajout d'un autre outil de travail à la gamme de matrices. Par exemple, une gamme de matrices comporte deux opérations de découpe.

La première matrice de découpe peut être utilisée pour découper grossièrement un panneau de tôle tout autour, mais également pour terminer la découpe d'une languette. Dans la deuxième matrice de coupe, où la pièce est en train d'être finie tout autour, une came de matrice standard pourrait être montée de sorte qu'elle forme la patte précédemment finie dans une position souhaitée.

De toute évidence, il y aurait des problèmes d'ingénierie, tels que s'assurer que les aciers de finition ne causent pas de conditions indésirables avec le mouvement de la came, et également que le panneau obtient une finition appropriée.

La première matrice de coupe doit être conçue de manière à bien finir les garnitures de chaque côté de la languette. Ce faisant, les ingénieurs peuvent être sûrs que la deuxième matrice de garniture termine la garniture de finition et ne laisse aucune ferraille attachée au panneau près de l'onglet.

Une autre option est que les concepteurs de matrices conçoivent leur propre caméra personnalisée. Bien qu'il s'agisse d'une option plus coûteuse, cela peut être souhaitable si cela réduit le nombre de matrices dans une gamme de matrices. Des cames personnalisées peuvent également être nécessaires si le bride en acier ne peut pas être facilement monté sur une came de matrice standard.

commentaires

C. C. Clark le 31 juillet 2018:

Excellente explication, même si je ne peux pas saisir la complexité / fabrication dans la conception ou l'application. C'est impressionnant. Vous devrez m'apprendre de première main.

Jason F Marovich (auteur) de Detroit le 02 juillet 2012:

@Jason Chew - Merci d'avoir trouvé mon article sur la formation de matrices. Je ne peux pas autoriser votre commentaire car cela autoriserait la publicité gratuite sur mon hub. J'aimerais faire cela pour vous, mais ce serait injuste pour les entreprises qui ont payé pour des publicités.

Jason F Marovich (auteur) de Detroit le 19 mai 2012:

Merci, kelleyward. C & apos; est assez chouette de voir les outils de l & # 39; ingénierie automobile se répandre à travers le monde, alors que de plus en plus de pays construisent leur propre style de voitures. Je suis heureux d'avoir pu apporter un peu de lumière sur ces merveilleux procédés d'estampage.

Jason F Marovich (auteur) de Detroit le 19 mai 2012:

C'est vrai, il est très difficile d'expliquer ce qu'est une presse à tamponner à quelqu'un qui n'en a jamais vu opérer. Mon père m'a emmené voir d'énormes presses (certaines étaient si grandes que le commerçant a dû percer des trous dans le plafond) quand j'étais très jeune, mais jusque-là, je ne les avais vues que sur papier. Quelle différence de voir une presse en action. Merci d'avoir lu et commenté, thom w conroy.

Kelleyward le 18 mai 2012:

Salut Jason, ce moyeu est bien au-dessus de ma tête car je ne sais rien de la médaille en tôle ou de l'acier. J'en sais maintenant un peu plus. Voté et partagé. Prends soin de toi, Kelley

thom w conroy le 18 mai 2012:

Grrrreat post Jason! J'ai travaillé pendant des années dans des usines d'emboutissage de métaux en tant qu'opératrice de presse et chef de ligne, c'est une information que j'essaie d'expliquer verbalement à ma femme depuis des années en travaillant. Avoir un flashback en ce moment de se tenir sur une plate-forme devant une presse de 1500 tonnes poinçonnant une pièce de voiture qui crache du lubrifiant sur moi à chaque fois que la presse fait un succès. Ahhh, le bon vieux temps.

Jason F Marovich (auteur) de Detroit le 18 mai 2012:

Les ingénieurs ont développé de nombreuses façons différentes de former la tôle d'acier. Mon hub ne contient que des informations de base. Les concepteurs ont mis au point des moyens de plier, de coller et de former du métal qui sont incroyables. Certaines des matrices construites pour former des profondeurs profondes ou des zones incroyablement étroites sont comme de merveilleuses machines de fiction. Et les matrices simples auxquelles vous vous référez pour la petite production sont des exemples parfaits du fonctionnement des matrices mécaniques plus grandes. Merci beaucoup pour votre excellent commentaire, DzyMsLizzy.

Jason F Marovich (auteur) de Detroit le 18 mai 2012:

Du point de vue des écrivains HubPages, des sujets comme celui-ci, avec la belle disposition du centre technique, ne manqueront pas de susciter l'intérêt de nombreux talents ici. Heureux que mon hub ait aidé, et merci d'être passé par KDuBarry03.

Jason F Marovich (auteur) de Detroit le 18 mai 2012:

Merci d'avoir lu et commenté, le clevercat. Le métal formé est en fait tout autour de nous, dans de nombreux outils que nous utilisons, de nombreux objets que nous manipulons tous les jours. Je conviens qu'il est intéressant d'en savoir plus sur la manière dont l'homme a inventé et utilisé des machines pour fabriquer des pièces et des outils plus solides.

Liz Elias d'Oakley, Californie, le 18 mai 2012:

C'était intéressant. Je me suis souvent demandé le processus exact de formation des pièces automobiles. Je sais que certains, comme le bloc moteur, sont coulés dans des moules, tandis que d'autres sont pressés ou estampés.

Nous avons un très petit frein en tôle, que nous utilisons pour former des ailes pour les voitures de course radiocommandées à l'échelle 1 / 10ème et 1 / 8ème. C'est l'étendue de notre travail de la tôlerie.

Merci pour une lecture intéressante. Voté!

KDuBarry03 le 18 mai 2012:

Huh, cela suscite certainement pas mal de pensées pour moi. Merci pour le partage!

Rachel Vega du Massachusetts le 18 mai 2012:

Excellent hub! J'ai toujours voulu savoir à ce sujet. Merci. Voté intéressant.

Jason F Marovich (auteur) de Detroit le 18 mai 2012:

Merci!

Linda Bilyeu d'Orlando, FL le 18 mai 2012:

Très vrai Jason. Je l'ai tweeté aussi! :)

Jason F Marovich (auteur) de Detroit le 18 mai 2012:

Merci, Sunshine. Je sais, je sais que certains de mes sujets ne sont pas universellement attrayants. Mais, je suppose que nous essayons tous d'écrire ce que nous savons, et je ne suis pas différent! Néanmoins, je dois remercier mes lecteurs de Hong Kong et de Grande-Bretagne pour leur intérêt pour ce hub.

Linda Bilyeu d'Orlando, FL le 18 mai 2012:

Très intéressant! Je pense!:)

J'ai partagé et voté :)