TriparTech: Conception pour la fabrication

Part II: Conception des fonctionnalités

En tant que fabricant de métaux, nous voyons des conceptions qui sont complexes, mais lorsqu’elles sont analysées, elles ont peu de caractéristiques inhérentes difficiles à réaliser. Le résultat est ce que veulent tous les OEM; une conception qui répond à leurs exigences pour le coût des pièces le plus bas possible, avec des résultats cohérents de la part du fabricant. Trop souvent, les OEM n’ont pas envisagé la conception pour la fabrication (DFM), (ou dans la mesure où ils le devraient), seulement ils vont voir des devis bien plus élevés qu’ils ne l’avaient prévu, ou dans le pire cas, aucun devis en raison d’impossibilités inhérentes.

Une autre raison de l’absence de DFM pourrait être due à la perception du concepteur de la façon dont la pièce sera fabriquée. Il se pourrait que, comme les volumes initiaux se trouvent à l’extrémité inférieure, le concepteur pense que la pièce est fabriquée par des processus de fabrication flexibles, tels que le laser CNC, le poinçonnage et le pliage, et conçois la pièce en tant que telle. L’exploitation des capacités de ces machines incroyables est souvent un excellent point de départ; il suffit de regarder les capacités indiquées dans le guide de conception CNC Punch / Laser. Cliquez ici pour télécharger le guide. Cependant, à mesure que les volumes augmentent, l’outillage dur peut offrir des solutions plus économiques. Si le concepteur n’a pas pris en compte la façon dont la même pièce peut être usinée en dur (fabriquée dans une ou plusieurs matrices), cela peut exclure l’option d’être usinée en dur, même si des volumes plus élevés peuvent le dicter, ou pas sans modifications de conception.

Que la pièce soit fabriquée par des procédés de fabrication flexibles tels que le laser CNC, le poinçonnage et le pliage, ou par un outillage dur dans des matrices progressives, les principes de conception restent les mêmes. Forts de notre expérience en tant que fabricant et estampeur de métal, voici de nombreux exemples de choses à FAIRE et à NE PAS faire pour atteindre le DFM:

1. NE PAS placer les trous (ou fentes) trop près les uns des autres. Une distance minimale de bord à bord entre le trou (ou les fentes) est recommandée pour éviter la distorsion, la déformation et la fracture du métal. Dans le cas de l’emboutissage, si deux trous ou découpes adjacents sont trop proches l’un de l’autre, la résistance du pont entre les deux sera insuffisante pour que l’acier à outils puisse résister aux forces de poinçonnage. Il existe des moyens de contourner cela, tels que le poinçonnage d’un trou dans une station, puis avec l’avancement du matériau vers une autre station où le second est poinçonné (les trous finiront toujours les uns à côté des autres). Étant donné que les deux trous à l’intérieur de la matrice sont maintenant séparés, il y a suffisamment d’acier à outils autour de chaque trou. Cependant, cela est également réalisé à un coût, car la matrice est maintenant plus longue, et peut-être une nouvelle station a été ajoutée qui, autrement, n’aurait pas été nécessaire si la séparation entre les trous ou les entités était plus grande.
En règle générale, et comme le montre la figure 1, essayez de maintenir la distance entre les trous (la distance du bord le plus proche au bord adjacent le plus proche) au moins 2 fois l’épaisseur du matériau, et de préférence 3 fois.

Figure 1: Distances minimales entre trous ou découpes.

2. NE PAS placer les trous ou fentes trop près du bord de pliage. Par exemple, si un court pli vers le haut doit être à côté d’un trou ou d’une découpe, le maintien d’une distance minimale entre eux résoudra ce qui pourrait entraîner une distorsion, une déformation, une fracture et d’autres problèmes. Par exemple, avec le poinçonnage CNC, si un pli vers le haut est trop proche d’un trou poinçonné, la tête du poinçon en haut dans la poinçonneuse CNC pourrait interférer avec le plie, nécessitant une opération supplémentaire à un coût supplémentaire.

En règle générale, gardez une distance minimale entre le pli et le bord du trou le plus proche à 2 fois l’épaisseur du matériau plus le rayon du pli (dimension «S» ci-dessous).

Figure 2: Distance minimale entre les trous et les plis.

3. NE PAS avoir de plis trop près du bord du matériau. Supposons, par exemple, qu’un pli haut de 0,09 po soit souhaité près du bord d’une pièce faite de tôle de 0,06 po d’épaisseur. Comme le montre la figure 3, il y a beaucoup plus de matériau supporté dans la matrice en V d’un côté que de l’autre.

Figure 3: Pliage non-équilibré due à une patte plus courte.

Cela conduit à des forces de friction déséquilibrées, qui conduisent souvent soit à un pli incomplet, soit à une courbe dans le matériau. Si une matrice en V plus petite est utilisée, de sorte que la même quantité de matériau de matrice est en contact avec la feuille des deux côtés du pli, les forces nécessaires pour réaliser le pli augmenteront et pourrait ne pas empêcher de courbure et peuvent laisser des marques de matrices à l’extérieur du pli en raison des forces plus élevées.

En règle générale, et comme le montre la figure 4, essayez de garder la paroi ou la patte la plus courte dans tous les plis au moins 3 fois l’épaisseur du matériel plus le rayon du pli.

Figure 4: Hauteur Minimale de la paroi ou la patte.

4. NE PAS spécifier un rayon de pliage plus serré que nécessaire. Comme mentionné dans DFM I, Tolerance Tolerant Designs, les rayons doivent être désignés à l’intérieur des plis ou des formes, car l’extérieur n’est pas aussi contrôlable et est également affecté par la tolérance d’épaisseur du matériel. De plus, les rayons intérieurs des plis devraient idéalement être égaux à l’épaisseur du matériel, comme indiqué sur la figure 4; moins, dans certains cas, entraînera divers problèmes, notamment des fissures à l’extérieur du pli et du rétrécissement. Le fait de maintenir le rayon de pliage constant tout au long de la conception peut également augmenter les chances d’autoriser l’utilisation du même outil tout au long du processus de pliage, ce qui réduit potentiellement les mises en place, les opérations et les coûts.

5. FAIRE le choix du diamètre de trou minimum qui réduit la charge du poinçon et les bavures excessives. Gardez à l’esprit que les poinçons de petite taille sont plus sujets à la rupture. Par conséquent, le diamètre minimum du trou ne doit jamais être inférieur à l’épaisseur du matériel, et parfois 2 fois l’épaisseur du matériau pour du matériel plus dur, comme le montre la figure 5. Si pour une raison quelconque, le diamètre du trou doit être inférieur à l’épaisseur du matériel, il peut être coupé au laser mais la tolérance requise peut ne pas être réalisable. Par exemple, dans le cas de trous nécessitant l’insertion d’un petit insert PEM, la tolérance de trou requise est souvent de +.003 / – .000; une chose qui peut ne pas être réalisable par une découpe au laser.

Figure 5: Diamètre minimum du trou.

6. Le grugeage de coin doit être prévu à l’extrémité des bords pliés là où ils se rencontrent, afin d’éviter les «surplombs» et les déchirures aux plis. Les surplombs deviennent plus importants pour les pièces plus épaisses qui ont des rayons de pliage plus petits, et peuvent même atteindre la moitié de l’épaisseur du matériau. Les pliages qui sont faits trop proches d’un bord peuvent également provoquer des déchirures. En règle générale, le grugeage de coin doit être au moins égal à l’épaisseur du matériel en largeur «l» et être plus long «L» que le rayon de pliage, comme indiqué sur la figure 6.

Figure 6: Grugeage de coin avant et après pliage.

Conclusion

N’oubliez pas que les fonctions et la complexité des fonctions sont directement liées au coût de la pièce. Essayez toujours de simplifier (ou d’éliminer!) autant de fonctions que possible. En cas de doute, demandez à votre fabricant.

Il existe de nombreuses façons de fabriquer une pièce. En plus d’indiquer à votre fabricant les quantités de lots que vous souhaitez citer, essayez également de leur donner vos EAU. Ils connaissent leur équipement, ils devraient donc être en mesure de résoudre votre problème au coût le plus bas possible compte tenu des quantités de lots et des EAU.

Comme indiqué dans DFM I, si vous n’êtes pas sûr, partagez votre assemblage avec votre fabricant. Celui qui travaille dans votre intérêt, qui comprend et applique les techniques de DFM, peut avoir des solutions économiques pour vous.

Pour plus d’information s’il vous plaît contacter TriparTech@TriparInc.com.

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