L'essentiel des matrices d'emboutissage : calculs de réduction des tirages

Note de l'éditeur : il s'agit du sixième d'une série d'articles présentant les principes fondamentaux de la conception et de la construction des matrices d'emboutissage.

Pour créer une géométrie de pièce haute, vous devez faire en sorte que le métal s'écoule vers l'intérieur. La seule façon pour le métal de s'écouler est de limiter la quantité de matériau autour du périmètre du poinçon d'étirage. Et la minimisation du matériau entourant chaque poinçon doit être effectuée par étapes, chaque étape aboutissant à un poinçon de plus petit diamètre et plus grand que le précédent.

Fondamentalement, le concept consiste à rassembler la surface dont vous avez besoin pour fabriquer le produit final dans la première station de dessin et à déplacer progressivement la même surface vers une géométrie dont le diamètre est plus petit et plus haut. C'est le concept de base d'une réduction de tirage.

Pour déterminer la taille du flan, vous devez d’abord déterminer la hauteur de la pièce finale, puis ajouter du matériau qui sera ensuite coupé. Ce matériau supplémentaire est appelé ferraille technique. Par exemple, si vous essayez de fabriquer une tasse ronde de 1 po de diamètre. et 4 pouces de hauteur, vous devrez la couper à exactement 4 pouces de hauteur après l'avoir formée, donc la hauteur finale de la pièce formée devra être d'un peu plus de 4 pouces. Ajouter deux fois l'épaisseur du métal comme coupe supplémentaire le matériel est une bonne pratique. En d'autres termes, si la coupelle de 4 po de hauteur est fabriquée à partir d'acier de 0,010 po d'épaisseur, la hauteur finale de la coque étirée finie doit être de 4,100 po.

En calculant la surface d'une boîte de conserve de 1 po de diamètre. et 4,100 pouces de hauteur, vous pouvez déterminer mathématiquement la taille du blanc. L'équation dansFigure 1vous donnera un diamètre approximatif du flan, mais notez qu'il ne prend pas en compte le rayon en haut de la coupelle.

Ainsi, dans cet exemple, un modèle de 4,1 pouces de hauteur et 1 pouce de diamètre. la tasse nécessiterait un flan d’environ 4,171 po de diamètre.

Pour connaître le nombre de stations de tirage nécessaires à l'opération, vous aurez besoin d'un tableau de réduction du tirage (voir Figure 2). Ce tableau contient des valeurs mathématiques basées sur la théorie du rapport d'étirage, la relation entre la taille du flan et la taille du poinçon. De nombreuses entreprises ont développé leurs propres valeurs de réduction, souvent exclusives, en fonction de leur expérience et de leur niche.

Les valeurs numériques de ce tableau changent considérablement en fonction du type et de l'épaisseur du métal. En règle générale, les matériaux plus fins nécessitent plus d’opérations (réductions) que les matériaux plus épais.

La première station d'étirage, dite station de ventouses, transforme le flan circulaire en coupelle ronde. Le concept fondamental derrière la première opération de dessin est d'obtenir la quantité de matière nécessaire pour réaliser la géométrie finale. Chaque poste d'étirage est donc lié et doit suivre la théorie du rapport d'étirage.

Pour la conception originale de la coupelle de 1 po de diamètre. et 4,1 pouces de hauteur, après avoir calculé la surface, vous avez déterminé mathématiquement que la taille du flan requise est de 4,171 pouces de diamètre.

FIGURE 1. Cette équation fournit un diamètre approximatif du flan, mais notez qu'elle ne prend pas en compte le rayon au sommet de la coupelle.

En vous référant au tableau de réduction par étirage, vous pouvez déterminer que le flan ne peut être réduit que de 40 % lors de la première opération d'étirage ou de mise en forme de ventouse. Cela signifie essentiellement que le poinçon d'étirage doit représenter au moins 60 % du diamètre du flan, un calcul communément appelé valeur inverse. Notée en rouge sur le tableau de réduction présenté à la figure 2, la valeur inverse permet de simplifier les calculs mathématiques. Par exemple, si vous choisissez d'utiliser le pourcentage de réduction de 40 % au lieu de la valeur inverse, le calcul du premier diamètre du poinçon d'emboutissage est le suivant :

40 % x 4,171 po = 1,669 po.

4,171 - 1,669 pouces = 2,502 pouces.

60 % x 4,171 pouces = 2,502 pouces.

Ainsi, pour conserver un rapport d'étirage acceptable, le premier poinçon d'étirage (tasse) doit être supérieur ou égal à 2,502 po de diamètre.

Étant donné que la première opération de mise en forme du godet est plus grande que le diamètre du godet fini, des réductions supplémentaires seront nécessaires. En utilisant les valeurs inverses indiquées dans le tableau de réduction de la figure 2, vous pouvez calculer chacune des stations de dessin suivantes :