Conception en tôlerie – Qu’est-ce que le facteur K ?

Introduction

L'un des phénomènes auxquels les fabricants en tôlerie doivent faire face lorsqu'ils plient des pièces est ce qu'on appelle la tolérance de pliage. La raison en est que lorsque le métal est plié, le matériau à l'intérieur du pli se comprime, tandis que le matériau à l'extérieur s'étire, et pas de quantités égales (pour des raisons qui deviennent trop techniques même pour cet article). Le résultat est que la pièce « grandit » en sa taille total si elle n'est pas compensée. Cette compensation peut être calculée à l'aide de ce qu'on appelle le facteur K, qui prend en compte des variables telles que le type de matériau, son épaisseur, le rayon intérieur de la courbure et la façon dont il est plié.

Qu'est-ce que cela signifie pour le concepteur de pièces? Même si votre pièce est conçue comme une pièce de tôlerie dans un modélisateur de solides CAO, lorsqu'elle est aplatie, le développement à plat peut ou non être correct, en fonction des variables notées ci-dessus. C'est pour cette raison que les fabricants de métaux réputés peuvent réviser le modèle et ajouter leurs paramètres de presse plieuse particuliers pour créer un développement plat mis à jour qui donnera la pièce dont vous avez besoin, et dans les tolérances requises.

Connaître le processus de votre fabricant et l'outillage de presse plieuse disponible (notamment le rayon de pointe du poinçon) permet de gagner du temps et d'éviter les éventuelles surprises. Le but de cet article est de montrer aux ingénieurs et aux concepteurs les aspects techniques de la manière dont nous (et vous !) pouvons déterminer le facteur K dans la conception de tôlerie.

Énoncé du problème

Lorsque les fichiers sont fournis par le client, le modèle 3D n'a pas de paramètres de pliage spécifiés s'il s'agit d'un fichier STEP, IGES ou Parasolid, et les paramètres de pliage sont définis sur une valeur par défaut dans SolidWorks. Lorsque le modèle plat est développé pour que la pièce soit coupée, il aura souvent des dimensions incorrectes pour produire la pièce pliée souhaitée par le client. Afin de surmonter ce problème, votre fabricant en tôlerie doit calculer le facteur K et réviser le développement à plat de la pièce pour obtenir la pièce souhaitée et dans les tolérances spécifiées.

Pourquoi le facteur K est-il important dans la fabrication de tôles ?

Le facteur K dans la conception des tôles est important car il est utilisé pour calculer correctement le développement à plat. En effet, cela est directement lié à la quantité de matériau étirée pendant le pliage. Le facteur K est le rapport de l'axe neutre à l'épaisseur du matériau. Le facteur K joue un rôle clé dans la compréhension des limites qu'un matériau peut supporter lors du pliage de la tôle.

Équation générale pour le facteur K ::

BA= Tolérance de pliage

μ= Épaisseur de matériau

ρ = Rayon intérieur

β = Angle de pliage (en degrés)

Calcul du facteur K

1. Mesures prises à partir d'un support que nous fabriquons :

β = 90°
ρ = 0.142 in (voir Fig. 1)
μ = 0.135 in (Acier laminé à froid)

FL1 = 1.378 in (voir Fig. 2)
FL2 = 1.462 in (voir Fig. 3)
Longueur initial = 2.583 in (voir Fig. 5)

FIG. 1
FIG. 2
FIG. 3

2. Maintenant que vous avez vos mesures, nous allons déterminer le BA. Pour ce faire, déterminez d'abord le retrait du pli extérieur (OSSB)

OSSB=Tan (β/2)(ρ+μ) Tan (90/2)(0.142+0.135)
OSSB = .277 in
FIG. 4
FIG. 5

Déterminez ensuite la Perte Au Pli (la PAP ne fait pas partie de la formule mais peut être utilisé à la place du facteur K si vous le souhaitez).

BD = FL1 + FL2 – Longueur initial

3. Calculer la Tolérance de pliage à l'aide de l'équation suivante.

BA = 2*OSSB
= 2* 0.277
= 0.297 in

4. Injectez la tolérance de courbure (BA), l'angle de courbure (β ), le rayon intérieur (ρ ) et l'épaisseur du matériau (μ ) dans l'équation ci-dessous pour déterminer le facteur K (Kf).

Conclusion

Méthode pratique pour calculer le facteur K

1. Préparer les échantillons

- Commencez par préparer 5 échantillons à blanc de tailles égales et connues.
- Enregistrer le type et l'épaisseur du matériau dans le rapport de test
- Les ébauches doivent mesurer au moins un pied de long pour assurer un pli uniforme et quelques centimètres de profondeur pour vous assurer que vous pouvez les asseoir contre les butées arrière.
- Mesurer la longueur initiale de l'ébauche métallique

2. Test de pliage

- Configurez la presse plieuse avec l'outillage souhaité que vous utiliserez pour fabriquer cette épaisseur de métal. Assurez-vous d'utiliser la même matrice et le même poinçon pour tous les échantillons. Si un poinçon ou une matrice différent est utilisé, cela doit être mentionné dans le rapport de test.
- Faire un pli à 90° au centre de la pièce.

3. Mesurez les échantillons

- Mesurez la longueur de la bride et le rayon intérieur de chaque pièce, notez la longueur A, B et le rayon R comme indiqué sur la Fig. 6.
- Le rapport de test doit indiquer le type de matériau, l'épaisseur du matériau, la longueur initiale du flan, le rayon intérieur, la longueur de la bride A et B à cette étape.

4. Calcul

- Calculez le facteur K en suivant la procédure mentionnée précédemment avec les mesures obtenues.
- Cette valeur du facteur K doit être utilisée dans l'approche par tâtonnement dans les étapes suivantes.

5. La modélisation

- Utilisez les longueurs de bride mesurées pour créer un modèle sur SolidWorks comme illustré à la Fig. 7 et définissez la valeur du facteur K obtenue à partir du calcul (étape 4) dans le modèle SolidWorks.

6. Vérifier

- Enfin, créer le développement à plat à partir du modèle et ajustez le facteur K dans SolidWorks jusqu'à ce que les dimensions du développement à plat soient égales à la longueur initiale mesurée de l'ébauche métallique. Le bon facteur K du métal testé est lorsque les dimensions globales du modèle plat sont égales à la longueur initiale mesurée de l'ébauche métallique.

FIG. 6
FIG. 7