Matrices progressives ou matrices de transfert pour les pièces automobiles

Introduction

Le choix entre l'emboutissage à matrice progressive et l'emboutissage à matrice de transfert relève d'une décision liée à la faisabilité de la fabrication, et non d'une simple préférence en matière d'outillage. Optez pour l'emboutissage à matrice progressive lorsque la pièce peut rester fixée à une bande porteuse, que sa géométrie ne nécessite ni repositionnement ni rotation, et que le volume annuel est suffisamment élevé pour justifier un outillage plus intégré. Optez pour l’emboutissage par matrice de transfert lorsque la pièce doit être séparée rapidement, nécessite un accès libre entre les stations, ou requiert un formage plus profond, des dimensions de pièce plus importantes ou un contrôle indépendant des stations. Si les deux options sont techniquement réalisables, comparez les rebuts, la disponibilité de la presse, les opérations secondaires et l’amortissement de l’outillage avant de prendre une décision. Si le volume est faible ou si la pièce change souvent, une matrice en ligne ou à opération unique peut constituer la meilleure solution.

La question centrale est de savoir si la pièce doit passer dans la presse sous la forme d'une bande continue en bobine ou sous la forme d'une ébauche individuelle transférée d'un poste à l'autre.

En termes simples, l'emboutissage à matrices progressives est un procédé d'emboutissage à grande vitesse utilisant des bandes de tôle. L'emboutissage par transfert est un procédé d'emboutissage par transfert utilisant des flans. Ces deux procédés permettent de fabriquer des pièces automobiles à l'échelle industrielle, mais ils répondent à des besoins différents.

Le choix approprié dépend de la taille de la pièce, de sa géométrie, du volume annuel, de l'utilisation du matériau, du coût de l'outillage, du risque lié aux tolérances et de la flexibilité du programme. Un petit support comportant des trous et des brides peut être idéal pour un outillage progressif. Une coque emboutie, un châssis ou une pièce 3D de grande hauteur peut nécessiter un outillage de transfert, car elle ne peut pas rester fixée à une bande porteuse sans interférence.

L'essentiel est d'évaluer la pièce avant de concevoir l'outil. Une fois le concept de matrice défini, les modifications deviennent plus coûteuses et plus difficiles à valider. Procédés d'emboutissage des métaux Telles que l'emboutissage progressif et l'emboutissage par matrice de transfert, ces techniques sont largement utilisées dans la construction automobile et la fabrication industrielle. Pour un aperçu plus complet des capacités d'emboutissage et des méthodes de production, consultez la rubrique « Services d'emboutissage métallique ».

Matrices progressives vs matrices de transfert : de quoi s'agit-il et pourquoi est-ce important ?

Matrices progressives et matrices de transfert : principes fondamentaux

L'emboutissage à matrices progressives et l'emboutissage à matrices de transfert sont deux procédés de formage des métaux à grand volume utilisés dans la construction automobile. La principale différence réside dans la manière dont la pièce se déplace d'une station d'emboutissage à l'autre.

Dans l'emboutissage à matrice progressive, la pièce reste fixée à une bande continue et passe par plusieurs postes selon un ordre défini. Dans l'emboutissage à matrice de transfert, l'ébauche est séparée dès le début et se déplace de manière indépendante d'un poste à l'autre grâce à un système de transfert automatisé.

Les systèmes progressifs sont optimisés pour la production à grande vitesse et la stabilité de la bande. Les systèmes de transfert sont optimisés pour la flexibilité de formage, la taille des pièces et l'accès libre à l'outil.

Principales caractéristiques des matrices progressives

L'emboutissage à matrices progressives est particulièrement adapté à la fabrication de pièces automobiles de petite à moyenne taille produites en grandes séries. La bande contrôle la position des pièces tout au long du processus, ce qui garantit un indexage stable et un temps de cycle rapide.

Les opérations telles que le poinçonnage, le pliage, le gaufrage et la découpe sont réalisées sur plusieurs postes au cours d'un processus en continu. La pièce n'est séparée de la bande qu'au dernier poste.

Caractéristiques principales des matrices de transfert

Le découpage par transfert est destiné aux pièces qui ne peuvent pas rester fixées à une bande pendant le formage. Après la découpe initiale, la pièce est déplacée de manière autonome d'un poste à l'autre à l'aide d'un système de transfert mécanique, de robots ou de pinces.

Cela permet un accès libre pour l'emboutissage profond, le formage sur plusieurs faces, la rotation et le repositionnement. Cette technique est couramment utilisée pour les composants automobiles en 3D de grande taille, plus épais ou plus complexes.

Tableau : Comparaison rapide entre les matrices progressives et les matrices de transfert

Faisabilité : cette pièce peut-elle être fabriquée de cette manière ?

Matrices progressives ou matrices de transfert pour les pièces à géométrie complexe

L'estampage à matrice progressive permet de traiter efficacement des pièces de complexité modérée. Des trous percés, des zones estampées, des motifs en relief, des languettes, des décalages et des pliages peuvent être intégrés dans une séquence de bandes progressives lorsque la pièce reste stable dans le support.

La difficulté survient lorsque la complexité de la pièce affecte le déplacement de la bande. Des formes hautes, des parois profondes ou des éléments faisant saillie dans le chemin d'alimentation peuvent gêner le passage de la bande, interférer avec les postes voisins ou réduire le jeu de l'outil. Le choix entre un outil progressif et un outil à transfert pour les pièces à géométrie complexe se résume souvent à savoir si la pièce peut continuer à avancer en ligne droite sur la bande sans entrer en collision.

L'emboutissage par transfert est particulièrement adapté aux emboutissages profonds, aux parois hautes, aux coques, aux châssis et au formage sur plusieurs faces. La pièce brute étant libre, ce procédé offre un meilleur accès à la matrice. Il permet également de faire pivoter ou de repositionner la pièce lorsque l'opération suivante nécessite une orientation différente.

Avant de choisir un procédé, vérifiez les interférences d'alimentation, le jeu de la bande, le sens de formage, les besoins en rotation de la pièce, et assurez-vous que le support peut maintenir la pièce tout au long des différentes opérations.

Quand l'emboutissage à matrices progressives n'est pas adapté

L'estampage à matrices progressives n'est pas adapté lorsque la pièce ne peut pas rester fixée à une bande de support tout au long du processus de formage. Si la pièce doit être entièrement libre avant les opérations suivantes, le transfert est généralement la solution la plus sûre.

Cela présente également un risque lorsque la hauteur d'emboutissage profond interfère avec l'alimentation en bande. Une coupelle, une coque ou une paroi haute peut heurter la matrice, la bande ou un poste adjacent au fur et à mesure que la bande avance. Cela peut entraîner des défauts d'alimentation, des dommages ou un formage instable.

Les flans de grande taille peuvent également rendre l'outillage progressif peu rentable, car le squelette de la bande et la bande de support peuvent générer un volume important de rebuts. Si le matériau est coûteux, comme le cuivre, l'acier inoxydable ou un alliage spécial, le coût des rebuts peut être un facteur déterminant dans le choix du procédé.

L'outillage progressif est moins adapté lorsque la pièce nécessite un retournement, une rotation, un changement de prise, un accès latéral ou un formage qui rompt la continuité de la bande-support. L'indexation par bande limite la liberté d'orientation, l'accès à la matrice et la prise en charge des éléments hauts ou très tridimensionnels ; des interférences et une instabilité peuvent donc apparaître avant la découpe finale. Le choix d'un outillage progressif doit également être évalué au regard de l'équilibre des charges, de la direction des bavures et de la capacité à maintenir le contrôle des repères critiques tout au long de la séquence de la bande.

Limites de l'estampage par matrice de transfert pour les matériaux minces

Les ébauches minces peuvent être difficiles à saisir et à transférer sans déformation, car leur rigidité est faible par rapport à leur envergure lors de la préhension et du déplacement. La force de préhension, la stratégie de vide, le soutien des bords, l'accélération, la lubrification et les exigences en matière de protection de surface sont autant de facteurs qui influent sur la stabilité de la manutention lors du transfert. Le transfert peut tout de même être réalisable, mais le devis doit préciser le concept de manutention retenu et les éléments qui le justifient, tels que des simulations, l'historique des essais ou des précédents concernant des pièces similaires.

Exigences en matière de tonnage des presses pour les pièces embouties complexes

Les exigences en matière de tonnage de presse pour les pièces embouties complexes dépendent de l'épaisseur du matériau, de sa résistance, de la surface de la pièce, de la profondeur d'emboutissage et du degré de complexité du formage. Selon les recommandations en matière d'ingénierie des matériaux fournies par ASM International, la charge de formage dépend fortement à la fois des propriétés mécaniques du matériau et de la trajectoire de déformation.

Dans un outil à matrices progressives, la presse peut être soumise à des charges provenant de plusieurs postes simultanément. Le poinçonnage, le formage, l'estampage et la découpe peuvent tous avoir lieu au cours d'une même course ; par conséquent, le tonnage total ne dépend pas d'une seule opération. L'équilibre des charges sur l'ensemble de l'outil est également important, car une répartition inégale des charges peut affecter la durée de vie de l'outil et l'uniformité des pièces.

Dans un outil de transfert, la capacité de la presse est prise en compte par poste et par séquence. Un poste d'emboutissage profond peut déterminer les exigences de la presse, tandis que les postes de découpe ou de poinçonnage peuvent générer des profils de charge différents. La séquence de formage doit maintenir les charges dans les limites de la capacité de la presse et éviter un flux de matière instable.

La vérification du tonnage doit être effectuée avant la validation de la conception de l'outil, en particulier pour les pièces automobiles épaisses, à haute résistance, de grande surface ou embouties en profondeur.

Fonctionnement de chaque procédé : disposition en bandes ou transfert de flans

Disposition progressive des bandes, conception du support, pas et seuil de coupure

Dans l'emboutissage progressif, la bande en bobine est amenée dans une matrice à plusieurs stations. La bande avance par pas fixe, qui correspond à la distance entre deux stations consécutives. À chaque course, chaque station effectue l'opération qui lui est assignée sur une position différente de la pièce.

La bande de support permet de positionner la pièce. Elle peut être conçue sous forme de support simple face, double face ou selon une autre configuration, en fonction de la forme de la pièce. Le support doit être suffisamment solide pour tirer et positionner la pièce sans la déchirer ni la déformer.

La dernière station sépare la pièce finie de la bande. Les chutes restent dans le squelette.

Un schéma de disposition de bande progressive doit indiquer le sens d'alimentation de la bobine, le pas, les repères, le support, le parcours de la pièce, les éléments formés et la coupe finale. Ce schéma est utile car il permet de repérer directement de nombreux problèmes de faisabilité dans la disposition de la bande.

Gestion des supports vierges, séquencement des postes et automatisation

L'emboutissage par transfert commence généralement avec une ébauche. Celle-ci peut être fabriquée au niveau du premier poste ou fournie sous forme d'ébauche prédécoupée. Elle passe ensuite par différents postes, tels que l'emboutissage, le formage, la découpe, le poinçonnage, le réemboutissage et le bordage.

Le système de transfert peut utiliser un mouvement à 2 ou 3 axes. Un système à 2 axes permet de soulever la pièce et de la déplacer vers l'avant. Un système à 3 axes offre un meilleur contrôle du positionnement. Des robots peuvent également être utilisés lorsque des mouvements plus flexibles sont nécessaires.

Le repositionnement des pièces constitue l'un des principaux avantages. L'ébauche peut être déplacée ou pivotée afin que chaque poste puisse y accéder plus facilement. Un schéma de processus d'emboutissage par transfert doit montrer l'ébauche quittant le premier poste, se déplaçant entre les matrices et étant positionnée pour chaque opération.

Différences de temps de réglage entre les matrices progressives et les matrices de transfert

Les différences de temps de réglage entre les matrices progressives et les matrices de transfert tiennent aux éléments qui doivent être alignés et synchronisés.

Le réglage d'une matrice progressive dépend de la synchronisation globale de la matrice, du pas d'avance, des guides, de la progression de la bande, de la rectitude du matériau et de la synchronisation de la découpe. Si la bande n'avance pas correctement, cela peut avoir des répercussions sur tous les postes.

La configuration de la matrice de transfert dépend de l'alignement des postes, de la synchronisation de l'automatisation, de la position du préhenseur, de la hauteur de levage et du transfert des pièces. Chaque poste doit recevoir l'ébauche à l'emplacement et dans l'orientation corrects.

En matière de planification de la production, les matrices progressives peuvent s'avérer efficaces une fois rodées et stabilisées, mais l'outil intégré peut nécessiter un réglage minutieux. Les matrices de transfert peuvent quant à elles nécessiter davantage de temps pour le réglage de la synchronisation de l'automatisation et les contrôles de transfert d'une station à l'autre.

Peut-on réaliser un emboutissage profond avec une matrice progressive ?

Certaines matrices progressives permettent de réaliser un emboutissage modéré. La pièce doit rester soutenue par la bande, et l'emboutissage doit ne pas gêner le passage dans la matrice ni le parcours d'alimentation.

Les contraintes concernent l'alimentation en bande, le dégagement au niveau des postes, le support du chariot et la hauteur d'emboutissage. Si la pièce emboutie devient trop haute ou instable, la bande risque de ne pas pouvoir avancer en toute sécurité. Le chariot peut également se déformer sous l'effet du flux de matière.

L'estampage par transfert est généralement privilégié pour les coques profondes, les coupelles et les formes 3D hautes, car la pièce brute peut se déplacer librement et la matrice offre un meilleur accès.

Avantages et limites : vitesse, déchets, flexibilité

Comment le volume de production influe sur le choix des matrices

Ne tenez compte du volume qu’après avoir vérifié la faisabilité géométrique et la maniabilité. Dans de nombreux programmes, un faible volume annuel favorise les approches en ligne, à opération unique ou les transferts plus simples ; un volume moyen peut justifier l’un ou l’autre procédé en fonction du taux de rebut, du nombre de postes et du risque lié au changement ; un volume élevé favorise le formage progressif lorsque la stabilité de la bande et l’accès aux postes sont acceptables. Toute règle empirique relative au volume dépend également de la valeur du matériau, de la difficulté d’emboutissage, des opérations secondaires requises et de la capacité disponible de la presse.

Risque de rebuts dans l'estampage à matrice progressive

Dans l'emboutissage à matrice progressive, le risque de déchets provient de la bande porteuse et de la structure de la bande. La matière est nécessaire non seulement pour la pièce, mais aussi pour le transport, le positionnement et l'alimentation de la bande.

Pour les petites pièces, ces chutes peuvent être acceptables, car la vitesse de production élevée et les faibles coûts de manutention peuvent compenser le gaspillage de matière. Pour les grandes pièces, le squelette peut devenir un facteur de coût important. Le problème s'aggrave lorsque le matériau est coûteux.

Les flans de transfert peuvent permettre un meilleur imbrication pour les pièces de grande taille, car le flan peut être découpé plus près de la forme requise. La différence réelle en termes de chutes dépend de la forme du flan, de la largeur de la bobine, de la disposition d'imbrication et des exigences de stabilité de la bande. Il convient de vérifier ces éléments par le biais d'une analyse de l'utilisation du matériau, et non de se contenter d'hypothèses.

Compromis en termes de coûts entre l'estampage à matrice progressive et l'estampage à matrice de transfert

Comparez le coût total en tenant compte de l'ensemble des éléments suivants : outillage, utilisation des matériaux, cadence de cycle, réglage, maintenance, automatisation et toutes opérations secondaires non réalisées dans le moule. Un calcul simple du seuil de rentabilité consiste à diviser le coût supplémentaire de l'outillage par les économies réalisées par pièce ; le résultat correspond au volume de rentabilité. L'outillage progressif implique souvent un coût de matrice intégré plus élevé, mais un système de transfert peut également nécessiter des investissements importants lorsque le nombre de postes, la conception des dispositifs de manutention et l'automatisation de la presse sont complexes. La comparaison des coûts doit préciser la disposition de la bande ou des flans, les hypothèses relatives aux rebuts, ainsi que les opérations réalisées directement dans la matrice par rapport à celles effectuées ultérieurement.

Flexibilité : séquence progressive fixe ou séquence de transfert réglable

Un moule progressif fixe la séquence dans une disposition intégrée sur une seule bande. Une fois le moule fabriqué, il peut s'avérer difficile d'apporter des modifications au pas, à la conception du support, à l'ordre des stations ou à la géométrie des pièces.

Les outillages de transfert peuvent offrir davantage de possibilités de réglage, car les opérations sont réparties entre plusieurs postes. Cela ne signifie pas pour autant que les modifications soient faciles à réaliser, mais il peut s'avérer plus simple de modifier un poste ou d'ajuster la séquence que de reconstruire une longue matrice progressive.

Le risque lié aux modifications techniques peut favoriser le transfert dans les programmes de développement où la géométrie des pièces est encore en évolution. Les pièces stables, abouties et produites en grande série tendent à privilégier le moulage progressif si leur géométrie s'y prête.

Problèmes courants, modes de défaillance et risques pour la qualité

Causes du désalignement des pièces dans l'estampage à matrice de transfert

Parmi les causes du désalignement des pièces lors de l'estampage à matrice de transfert, on peut citer la position des doigts de transfert, les variations au niveau des pinces de préhension, le déplacement des flans et la synchronisation entre les stations.

La pièce brute est repositionnée à chaque poste ; ainsi, chaque opération de prélèvement et de mise en place introduit une variation. Si la pièce brute se déplace pendant le transfert, l'opération de formage ou de poinçonnage suivante risque d'être décalée.

Un désalignement peut également résulter d'une déformation de la pièce brute. Une pièce brute fine ou souple peut ne pas reposer à plat après avoir été manipulée. Les emboîtements de la station, les guides, les capteurs et les points de contact des pinces doivent permettre de maîtriser ce risque.

Modes de défaillance courants dans les opérations liées aux matrices de transfert

Les défaillances courantes lors des opérations de transfert de flans comprennent les prélèvements erronés, les chutes de flans, les collisions lors du transfert, le froissement, l'amincissement et les erreurs de transfert entre stations.

Les erreurs de préhension se produisent lorsque la pince ne saisit pas correctement la pièce brute. Les pièces brutes qui tombent peuvent endommager la pièce finie ou la matrice. Des collisions lors du transfert peuvent se produire lorsque la synchronisation, la hauteur de levage ou la position de la pièce sont incorrectes.

L'emboutissage profond comporte des risques liés au formage. Le matériau peut se plisser s'il s'écoule trop librement, ou s'amincir et se fendre s'il est trop étiré. Les registres de maintenance et les données de production sont utiles, car ils permettent d'identifier les postes à l'origine de problèmes récurrents.

Problèmes d'entretien liés aux matrices d'estampage progressives

Les problèmes de maintenance liés aux matrices d'estampage progressif comprennent l'usure des poinçons, les calendriers d'affûtage, l'usure des guides, la synchronisation de l'avance, les erreurs de progression de la bande et la synchronisation complexe des matrices sur plusieurs postes.

Comme de nombreuses opérations s'effectuent au sein d'un même moule, un poinçon usé ou un poste mal synchronisé peut avoir des répercussions sur l'ensemble du processus. L'apparition de bavures, le décalage de l'emplacement des trous ou des formes irrégulières peuvent indiquer une usure des outils ou des problèmes d'alimentation.

Les matrices progressives nécessitent un entretien rigoureux, car les cadences élevées peuvent entraîner une usure rapide. Plus le nombre de postes et d'opérations intégrées à la matrice augmente, plus les contrôles préventifs prennent de l'importance.

Comment la formation de bavures influe sur les performances des pièces embouties

La formation de bavures peut avoir une incidence sur l'assemblage, le fonctionnement électrique, la résistance à la fatigue et la sécurité lors de la manipulation. Une bavure peut gêner l'emboîtement des pièces ou empêcher un support de reposer à plat. Dans les composants électriques, les bavures peuvent altérer la qualité du contact.

Les bavures peuvent également agir comme des concentrateurs de contraintes, à l'origine de fissures sous l'effet de contraintes cycliques. Pour les pièces automobiles, l'orientation et la hauteur des bavures doivent être évaluées en fonction de l'assemblage et du fonctionnement.

Les méthodes de contrôle comprennent le contrôle du jeu entre la matrice et le poinçon, l'affûtage du poinçon, la définition de l'orientation des bavures et l'inspection. L'orientation des bavures doit être définie avant la conception de l'outil lorsque cela a une incidence sur l'assemblage ou les performances.

Facteurs de coût, de tolérance et de délai d'exécution

Facteurs influençant le coût des matrices d'emboutissage progressif

Les facteurs qui influent sur le coût d'un outil d'emboutissage à matrices progressives comprennent le nombre de postes, la complexité de la pièce, les exigences de tolérance, les opérations réalisées dans l'outil, la complexité de la disposition de la bande, l'épaisseur du matériau et la dureté de celui-ci.

Un nombre accru de postes implique davantage de détails au niveau de l'outillage, davantage d'interactions temporelles et davantage de travail de débogage. Des tolérances serrées peuvent nécessiter de meilleurs guides, un contrôle plus stable de la bande et davantage de contrôles lors des essais.

Les opérations réalisées directement sur la matrice, telles que le frappage, le gaufrage, le taraudage ou l'insertion, peuvent réduire les opérations secondaires, mais elles augmentent la complexité de la matrice. La disposition des bandes a également une incidence sur le coût, car il faut trouver un équilibre entre la conception du support, le pas et l'utilisation du matériau.

Caractéristiques de conception qui augmentent le coût des matrices d'emboutissage

Parmi les caractéristiques de conception qui augmentent le coût des matrices d'estampage, on peut citer les formes profondes, les rayons intérieurs serrés, les multiples éléments perforés, les distances réduites entre les éléments et les bords, le frappe, le gaufrage et la nécessité d'éliminer les opérations secondaires.

Les moules profonds nécessitent souvent davantage de postes et d'essais. Des rayons intérieurs serrés peuvent augmenter le risque de fissuration ou de retour élastique. Des distances réduites entre les éléments et les bords peuvent limiter la force du poinçon ou entraîner une déformation de la pièce.

Les pièces comportant de multiples perforations peuvent nécessiter des mesures de soutien des poinçons et des plans d'affûtage minutieux. Le frappage et le gaufrage augmentent la charge de formage et le risque d'usure des outils.

Les défis liés aux tolérances dans l'emboutissage métallique à grand volume

Les problèmes de tolérance dans l'emboutissage métallique à grand volume sont liés à la précision de l'avance, à l'usure des outils, au retour élastique et aux variations de positionnement lors du transfert. Du point de vue d'un système qualité, IATF 16949 oblige les fabricants à mettre en œuvre des méthodes de contrôle préventif afin de réduire la variation des processus dans les environnements de production à grand volume.

Dans l'emboutissage progressif, la précision d'avance et le contrôle du guide influent sur le positionnement d'une station à l'autre. Dans l'emboutissage par transfert, le re-serrage et la mise en place des flans constituent une source supplémentaire de variation.

Le retour élastique dépend du comportement du matériau, de son épaisseur, de la géométrie de la pièce et de la compensation de l'outillage. L'usure de l'outil peut, au fil du temps, modifier le diamètre des trous, la hauteur des bavures et la qualité des arêtes. Ces risques doivent être pris en compte lors de la conception de la matrice, des essais et de la planification du contrôle de production.

Délai de fabrication des outillages pour les projets d'emboutissage à l'aide de matrices progressives

Le délai de fabrication des outillages pour les projets d'emboutissage à matrice progressive dépend de la complexité des pièces, du nombre de postes, de la disposition des bandes, de la conception de la matrice, des cycles d'essai et des exigences de validation.

La conception et le débogage d'outils complexes et évolutifs peuvent prendre plus de temps, car de nombreuses opérations doivent fonctionner de concert au sein d'une même matrice. Une modification apportée à un poste peut avoir des répercussions sur les postes suivants.

L'outillage de transfert est certes plus modulaire, mais il nécessite tout de même un alignement des postes, une synchronisation de l'automatisation et une validation de la manutention des pièces. Le délai de fabrication doit être déterminé en fonction du risque lié au formage, et non pas uniquement du nombre d'outils.

Contrôles de qualité relatifs au matériau, à l'épaisseur et à l'estampage

Incidence des variations d'épaisseur du matériau sur la qualité de l'emboutissage

L'impact des variations d'épaisseur du matériau sur la qualité de l'emboutissage peut être considérable. L'épaisseur influe sur la charge de formage, le retour élastique, la hauteur des bavures, le comportement à l'emboutissage et la rigidité de la pièce.

Une bobine plus épaisse peut nécessiter une force de formage plus importante et présenter un comportement de retour élastique différent. Une bobine plus fine risque davantage de se froisser, de se déformer ou de s'amincir pendant l'emboutissage.

Les variations d'épaisseur ont également une incidence sur le jeu de la matrice. Si ce jeu n'est pas adapté à la plage réelle d'épaisseurs du matériau, la hauteur des bavures et la qualité des arêtes peuvent varier. La planification du contrôle doit tenir compte de l'ensemble de la plage d'épaisseurs du matériau, et pas uniquement de l'épaisseur nominale.

Problèmes de contrôle qualité liés aux pièces embouties pour l'automobile

Les problèmes de contrôle qualité liés aux pièces embouties pour l'automobile comprennent la répétabilité dimensionnelle, le positionnement des trous, le contrôle de l'angle des rebords, les défauts de surface, les fissures, les plis et l'amincissement.

Les pièces progressives doivent souvent faire l'objet de contrôles portant sur les cotes d'avance, les bavures et l'emplacement des éléments. Les pièces de transfert doivent souvent faire l'objet de contrôles portant sur la qualité de l'emboutissage, l'alignement des stations, l'état de surface et la précision de la découpe.

La planification de la qualité dans le secteur automobile doit définir les dimensions critiques, les surfaces fonctionnelles, le sens des bavures et la fréquence des contrôles. Le processus doit également permettre de maîtriser les modes de défaillance connus, identifiés lors des essais préliminaires et à partir de l'historique de production.

Utilisation du matériau : bandes en bobines ou flans prédécoupés

L'emboutissage progressif tire parti de la stabilité de la bande en bobine, mais implique la production de chutes sous forme de supports et de squelettes. Ce procédé peut s'avérer efficace pour les petites pièces lorsque la disposition des pièces sur la bande permet un bon emboîtement de celles-ci.

L'estampage par transfert utilise des flans séparés. Pour les pièces de grande taille, les flans prédécoupés peuvent permettre un meilleur imbrication des pièces et réduire les chutes de squelette.

L'optimisation de l'utilisation des matériaux revêt une importance accrue lors de l'utilisation de cuivre, d'acier inoxydable ou d'alliages spéciaux. Dans ces cas-là, un taux de rebut plus faible peut compenser un temps de cycle plus long ou des coûts de manutention plus élevés.

Liste de contrôle : Éléments à vérifier avant la validation de la conception d'un outil

Avant de valider la conception d'un outil, vérifiez les points suivants :

Applications et cas d'utilisation par type de pièce

Pièces embouties pour l'automobile : supports, clips, coques et structures

Les pièces embouties pour l'automobile couvrent une large gamme. Les matrices progressives sont couramment utilisées pour les petits supports, les clips, les connecteurs, les protections et autres pièces compactes produites en grands volumes annuels.

Les matrices de transfert sont couramment utilisées pour les coques, les pièces structurelles, les châssis et les composants emboutis. Ces pièces nécessitent souvent un accès plus large à la matrice et peuvent ne pas passer à travers une bande de transport.

Les facteurs déterminants sont généralement la taille, la géométrie et le volume annuel. Une pièce produite en grande série n'est pas automatiquement adaptée au moulage progressif si sa géométrie ne permet pas son insertion dans une bande.

Matériel électronique et électrique

Le secteur de l'électronique et du matériel électrique privilégie souvent l'estampage progressif. Les bornes, les contacts, les broches et les petits composants de précision sont généralement suffisamment petits pour permettre l'alimentation par bande et une production à grande vitesse.

Les matrices progressives permettent d'intégrer les opérations de poinçonnage, d'estampage, de formage et de découpe selon une séquence contrôlée. Cela garantit la répétabilité lorsque les volumes sont élevés.

L'emboutissage par transfert n'est utilisé que lorsque la géométrie dépasse les limites de la bande, par exemple lorsque la pièce devient trop grande, trop haute ou nécessite un repositionnement.

Boîtiers emboutis, coupelles et pièces moulées en 3D

Les boîtiers emboutis, les coupelles et les pièces formées en 3D se prêtent souvent à l'emboutissage par transfert. Les parois hautes et les coques profondes nécessitent un accès libre à la matrice et un écoulement contrôlé du matériau.

Si la pièce ne peut pas passer au-dessus d'une bande de transport, l'utilisation d'un outillage progressif devient risquée. Un procédé de transfert permet de déplacer librement l'ébauche entre les postes d'emboutissage, de découpage, de poinçonnage et de réemboutissage.

Quand l'estampage par matrice de transfert est préférable à l'estampage par matrice progressive

L'emboutissage par matrice de transfert est préférable à l'emboutissage par matrice progressive lorsque la pièce présente un gabarit important, nécessite un emboutissage profond, présente une forme 3D haute ou doit faire l'objet d'une rotation et d'un repositionnement.

Cette solution peut également s'avérer plus avantageuse lorsque l'imbrication des matériaux est essentielle. Pour les pièces de grande taille, les flans de transfert permettent de réduire les pertes liées aux bandes-porteurs.

Le transfert peut également convenir aux programmes de volume moyen pour lesquels il est difficile de justifier le coût d'un outillage progressif. Cela est particulièrement vrai lorsque des modifications de conception sont susceptibles d'intervenir ou lorsque la séquence de formage peut nécessiter des ajustements.

Guide de décision : comment choisir le bon type de matrice

Matrice de décision : volume, dimensions, géométrie, matériau, tolérance et budget

Une matrice de décision pratique doit prendre en compte le volume, les dimensions, la géométrie, le coût des matériaux, le risque lié aux tolérances et le budget consacré à l'outillage.

Suivez la séquence de décision suivante avant de choisir un concept de matrice. Vérifiez tout d’abord si la pièce peut rester fixée à la bande tout au long de son passage dans les stations de formage. Vérifiez ensuite si le processus nécessite une rotation, une nouvelle prise, un accès latéral ou une profondeur d’emboutissage susceptible d’entraver le déplacement de la bande. Vérifiez ensuite les dimensions du plateau de presse, la puissance de la presse, la hauteur de fermeture, le système d’alimentation et les capacités d’automatisation du transfert chez le fournisseur. Ce n’est qu’après avoir effectué ces vérifications de faisabilité que vous devriez évaluer le volume annuel, le taux de rebut, la charge de maintenance et l’amortissement de l’outillage.

Le tableau ci-dessous résume ces critères de décision sous la forme d'une comparaison structurée.

Les critères de départage comprennent la durée de vie du programme, les exigences en matière d'inspection, la disponibilité des presses, le coût des matériaux et la possibilité pour la pièce de rester fixée à une bande.

Comment comparer les devis pour les matrices progressives et les matrices de transfert ?

Ne vous contentez pas de comparer les devis des matrices progressives et des matrices de transfert uniquement sur la base du prix de l'outil. N'évaluez pas les devis uniquement en fonction du coût ou de la durée du cycle. Comparez le coût de l’outillage en tenant compte des hypothèses de rebut, de la cadence de cycle, des exigences de réglage, de la stratégie de maintenance, des capacités de tolérance, des délais de livraison et de l’approche de validation. Chaque fournisseur doit expliquer clairement comment la disposition de la bande ou de la découpe est définie, quelles hypothèses de processus sont utilisées, et si la faisabilité est étayée par une simulation, un historique d’essais ou des antécédents sur des pièces similaires.

Demandez au fournisseur comment il a estimé le taux d'utilisation des matériaux. Pour l'outillage progressif, examinez la disposition des bandes et les chutes du support. Pour l'outillage à transfert, examinez l'imbrication des flans et les risques liés à la manutention lors du transfert.

Comparez également les hypothèses relatives à l'entretien des outils. Un prix d'outillage bas ne se traduira pas nécessairement par une réduction des coûts si l'usure, la formation de bavures ou les problèmes de réglage augmentent les risques liés à la production.

Que doivent vérifier les acheteurs avant de choisir un procédé d'estampage ?

Les acheteurs doivent vérifier si la pièce peut rester fixée à une bande tout au long des différentes opérations. Si ce n'est pas le cas, le transfert est probablement la meilleure solution.

Ils doivent également vérifier si la pièce nécessite un emboutissage profond, une rotation ou un accès libre. Les chutes de matière doivent être examinées si l'ébauche est de grande taille ou si le matériau est coûteux.

Le volume annuel est important, mais il ne doit pas primer sur la faisabilité technique. Une pièce produite en très grand volume nécessite tout de même un outillage de transfert si sa géométrie ne permet pas son usinage sur une matrice progressive.

Liste de contrôle : données à fournir pour obtenir une recommandation relative à un processus

Veuillez nous envoyer ces éléments afin que nous puissions vous proposer une recommandation concernant le processus :

• Dessin 2D et CAO 3D
• Spécifications et épaisseur des matériaux
• Volume annuel et durée du programme
• Tolérances critiques
• Exigences relatives à la surface et aux bavures
• Risque lié à une modification prévue de la conception
• Exigences en matière d'inspection des cibles

Plus les données d'entrée sont de bonne qualité, plus il est facile de comparer les matrices progressives et les matrices de transfert en termes de faisabilité, de coût, de rebuts, de risque lié aux tolérances et de délai de livraison.

FAQ

Références

https://www.iatfglobaloversight.org/iatf-169492016/about/

https://www.asminternational.org/materials-resources