Qu'est-ce que les matrices progressives ?

Les ateliers d'emboutissage de métaux utilisent des matrices progressives lorsqu'ils doivent fabriquer des milliers de pièces identiques. La bande est alimentée par une bobine, traverse la matrice et une pièce finie sort par l'arrière. Chaque coup de presse effectue toutes les opérations en même temps.

Je vois des gars les appeler des prog dies par terre. Certains anciens disent encore que les gangs meurent, mais ce terme est tombé en désuétude vers les années 80.

L'idée de base

Vous avez une bande de tissu. Peut être laminé à froid .020, peut être en acier inoxydable .062, quels que soient les besoins du travail. La bande s'indexe à travers la matrice un pas à la fois. La station 1 pourrait percer vos avant-trous. La station 2 perce un emplacement. La station 3 met une lance. La station 4 fait votre premier formulaire. Et ainsi de suite jusqu'à ce que la dernière station coupe la pièce du support.

La bande de support est ce qui maintient le tout ensemble. Vous avez besoin de suffisamment de matériau sur les côtés pour empêcher la bande de basculer. Trop maigre et le strip marche. Trop large et vous gaspillez du matériel. La plupart des travaux que je vois comportent des supports entre 3 et 6 mm en fonction de l'épaisseur du stock.

Pourquoi les pilotes sont importants

Les pilotes localisent la bande avant la fermeture de la presse. Sans bons pilotes, vous obtenez une erreur progressive. Cela signifie que chaque station ajoute un peu de désalignement jusqu'à ce que vos dernières opérations soient loin.

Les pilotes ronds fonctionnent bien pour la plupart des travaux. Certains magasins utilisent des pilotes en diamant dès le premier coup pour éliminer toute trace de nourriture. J'ai travaillé dans un endroit du Michigan qui ne jurait que par les pilotes à nez de balle, mais honnêtement, je n'ai jamais vu beaucoup de différence.

Votre jeu entre le pilote et le trou va peut-être de 0,0003 à 0,0008 sur le diamètre. Plus serré que ça et vous marquez les trous. Plus lâche et vous vainquez le but.

Séquence des stations

Il n’y a pas de formule magique ici. Vous ébauchez la séquence en fonction des fonctionnalités qui doivent être intégrées en premier.

Les pilotes partent toujours tôt. Trous avant les formes. Lancez avant de plier si la lance est proche de la ligne de pliage. La coupure passe en dernier.

Parfois, vous avez besoin de stations inactives. Supposons que vous ayez un formulaire qui doit être dégagé en dessous et qu'il n'y a pas de place avec le poinçon adjacent. Vous sautez une station. Cela vous coûte une certaine bande mais résout les interférences.

Les stations composées font deux choses à la fois. Un perçage et une forme sur les côtés opposés de la bande par exemple. Permet d'économiser la longueur du pas mais rend la matrice plus compliquée à construire et à entretenir.

Développement de bandes

C'est là que les gars se trompent. Vous devez déplier la pièce et déterminer la quantité de matériau dont vous avez besoin. La taille du flan doit tenir compte des tolérances de pliage. Différents magasins utilisent différents facteurs K. J'utilise .42 pour les coudes à air sur l'acier doux à moins de 90 degrés. Ça monte à partir de là.

Une fois que vous avez élaboré votre blanc, vous comprenez le terrain. Longueur de la pièce plus âme entre les pièces. La toile doit être suffisamment large pour que vous n'obteniez pas de distorsion lorsque vous frappez près du bord. La règle générale est de 1,5T minimum. La plupart des emplois progressistes que je vois fonctionnent en 2T pour être en sécurité.

La largeur de la bande est la largeur du blanc plus deux supports plus la garniture. Sur les parties étroites, vous pouvez en utiliser deux ou trois pour obtenir une meilleure utilisation. Cela signifie plusieurs pièces sur toute la largeur de la bande.

Le flux

La plupart des travaux de matrices progressives utilisent des alimentations pneumatiques ou des alimentations servo. Les aliments en rouleau fonctionnent également, mais ils glissent sur le papier gras. L'alimentation doit être programmée pour la presse. Si l'alimentation avance alors que les pilotes sont encore dans les trous, vous déchirez la bande.

La précision de la longueur d’alimentation est plus importante qu’on ne le pense. Sur une matrice exécutant 300 coups par minute, une erreur d'alimentation de 0,002 à chaque coup s'additionne rapidement. Au moment où vous êtes à mi-chemin d’une bobine, vous êtes hors tolérance.

Des erreurs d'alimentation se produisent. Il pourrait y avoir de l'huile sur les rouleaux. Cela pourrait être une bobine avec des points serrés. Cela pourrait être le contrôle de boucle qui fonctionne mal. La plupart des matrices sont dotées d'une détection de bourrage. Un capteur vérifie le trou pilote au bon endroit. S'il n'y est pas, la presse s'arrête.

Tonnage

Le tonnage de la presse doit couvrir toutes vos forces de coupe et de formage plus une certaine marge de sécurité. Additionnez les périmètres de toutes vos coupes et multipliez par l'épaisseur du matériau et la résistance au cisaillement. C'est votre tonnage de coupe. Le tonnage de formage dépend de la longueur du pliage et de l'ouverture de la filière en V. Il existe des graphiques pour cela.

J'ai vu des gars dimensionner la presse à 1,5 fois le tonnage calculé. Cela explique les coups mats et les points durs dans le matériau.

Le tonnage inversé compte également. Le snapthrough lorsque le poinçon traverse le matériau. De telles charges de choc usent les presses et fissurent les sabots de la matrice. Le cisaillement des poinçons aide à répartir la charge.

Dégagement des poinçons et matrices

Le dégagement n’est pas le même pour chaque matériau. L'aluminium souple représente peut-être 6 pour cent de l'épaisseur de chaque côté. Acier laminé à froid plus proche de 8 pour cent. Inox jusqu'à environ 10 ou 12 pour cent.

Trop serré et vous obtenez un cisaillement secondaire sur le bord coupé. Cela ressemble à une double ligne de rupture. Usure également vos coups plus rapidement. Trop lâche et vous obtenez un retournement et de fortes bavures.

Je vérifie le jeu avec un calibre de fil. Ou vous pouvez bleuir une éprouvette et observer la cassure. Vous voulez peut-être un tiers de cisaillement et deux tiers de rupture pour la plupart des applications.

Matériaux de matrice

Les poinçons et les boutons de matrice sont généralement en acier à outils. D2 est courant. Dure assez longtemps sur l'acier doux. M2 haute vitesse pour matériaux abrasifs ou grandes séries. Carbure pour très gros volume ou inox qui mange de tout.

Les sabots de filière sont en A36 ou en fonte. Certains magasins utilisent des jeux de matrices en aluminium pour les travaux légers. Permet d'économiser du poids lorsque vous échangez des matrices sur une petite presse.

Les décapants peuvent être en acier à outils trempé ou en bronze. Le bronze fonctionne bien lorsque vous avez besoin que le décapant entre en contact avec les éléments formés sans les marquer.

Ce qui ne va pas

Le tirage de limaces est le plus important. La balle colle à la face du poinçon et remonte. Au prochain coup, vous avez une balle entre le coup de poing et la mort et quelque chose se brise. Les faces de poinçon polies aident. Il en va de même pour l'aspiration via le bouton de la matrice. Certains gars ne jurent que par les éjecteurs à ressort, mais ils ajoutent de la complexité.

Le grippage du poinçon apparaît sur l’acier inoxydable et l’aluminium. Le matériau se soude au poinçon. Les revêtements aident. TiN ou TiCN. Certains magasins utilisent Lubricool ou des lubrifiants similaires. Les lubrifiants chlorés fonctionnent très bien, mais personne ne veut plus s'occuper de leur élimination.

La rupture de la bande porteuse signifie généralement que votre bande est trop étroite ou que vos pilotes sont trop serrés. Ou quelqu'un a dirigé la presse trop vite. La bande se durcit au fur et à mesure de son passage et finit par se fissurer.

Entretien

Les intervalles d'affûtage dépendent du travail. En acier doux, vous pourriez obtenir 100 000 coups entre les affûtages. Inox peut-être 30 000. Acier au silicium pour les tôles du moteur encore moins.

Lorsque vous affûtez, vous devez tout garder uniforme. Retirez 0,002 des poinçons et 0,002 du bloc de matrice. Sinon, vos hauteurs de fermeture se détériorent et vos dégagements se détériorent.

Les pilotes en portent aussi. La plupart des ateliers remplacent les pilotes lorsqu'ils ont un diamètre inférieur d'environ 0,001. Après cela, vous commencez à voir des problèmes de localisation.

J'ai exécuté plus de 10 millions de résultats sur des tâches faciles . 2 ou 3 millions est plus typique avant que vous ayez besoin de retouches importantes. Les outils en carbure durent plus longtemps mais coûtent plus cher au départ.

Comparé à d'autres méthodes

Les matrices à coup unique effectuent une seule opération. Vous transférez manuellement le flan entre les matrices. Outillage lent mais bon marché.

Les matrices de transfert utilisent des doigts mécaniques pour déplacer des flans individuels à travers une série de stations. Fonctionne pour les pièces plus grandes où la bande serait trop lourde. Ou des pièces avec des emboutissages profonds qui nécessitent de multiples réductions.

Les matrices progressives ont du sens lorsque vous avez du volume. L'outillage coûte plus cher mais vous récupérez le temps de cycle. En dessous de peut-être 50 000 pièces par an, vous optez probablement pour un seul coup. Au-dessus de quelques centaines de milliers, les progressistes gagnent généralement.

Où ils sont utilisés

Contacts électriques. Broches des bornes. Supports. Clips à ressort. Stratifications de moteur. Cadres de connexion pour semi-conducteurs. Les petites languettes qui maintiennent les piles en place. Boîtiers de blindage pour applications RF.

Partout où vous avez besoin d'une grande partie de la même pièce de petite à moyenne taille en tôle, il existe probablement une matrice progressive qui la fabrique.

Les pièces médicales fonctionnent également avec des matrices progressives. Agrafes chirurgicales. Composants implantaires. Ces travaux nécessitent davantage de documentation et des contrôles de processus plus stricts, mais la technologie des matrices est la même.