Normes de conception de processus de bridage de moules de matériel et d'automobile et exemples de conception de moules

1. Analyse du processus de pièce d’emboutissage
Cette pièce n'a que deux processus : le découpage et le poinçonnage. Le matériau est de l'acier Q235-A, qui présente de bonnes performances d'emboutissage et convient au découpage. La structure de la pièce est relativement simple, avec un trou de φ8 mm et cinq trous de φ5 mm ; les distances entre les trous et entre les trous et les bords répondent également aux exigences, et l'épaisseur de paroi minimale est de 3,5 mm (l'épaisseur de paroi entre les quatre trous de φ5 mm et le trou de φ8 mm à la grande extrémité, et entre le trou de φ5 mm et le cercle extérieur R16 mm). Toutes les dimensions de la pièce sont comprises dans des tolérances libres et peuvent être considérées comme de qualité IT14, avec une faible précision dimensionnelle ; le masquage ordinaire peut répondre pleinement aux exigences.

2. Détermination du schéma du processus d'estampage
Cette pièce comprend deux processus de base : le découpage et le poinçonnage. Il existe trois schémas de processus possibles : Schéma 1 : découpage d'abord, puis poinçonnage. Production de matrices en une seule-opération. Schéma 2 : Estampage composé de poinçonnage-. Production de matrices composées. Schéma 3 : Poinçonnage-estampage progressif. Production de matrices progressives.

L'option 1 a une structure de moule simple, mais nécessite deux processus et deux ensembles de moules, ce qui entraîne des coûts élevés et une faible efficacité de production, ce qui rend difficile de répondre aux exigences de production en lots moyens-. L'option 2 ne nécessite qu'un seul moule, et la précision de la pièce et l'efficacité de la production sont toutes deux élevées, mais l'épaisseur de paroi minimale de la pièce (3,5 mm) est proche de l'épaisseur de paroi minimale autorisée du poinçon et de la matrice (3,2 mm), ce qui entraîne une faible résistance du moule et une difficulté de fabrication élevée. De plus, la pièce finie reste sur le moule après l'emboutissage, ce qui affecte la vitesse d'emboutissage lors du nettoyage du matériau sur le moule, rendant l'opération peu pratique. L'option 3 ne nécessite également qu'un seul moule, avec une efficacité de production élevée, un fonctionnement pratique et la précision de la pièce peut également répondre aux exigences. Grâce à l'analyse et à la comparaison des trois options ci-dessus, l'option 3 est le meilleur choix pour la production d'emboutissage de cette pièce.

3. Principaux calculs de conception

(1) Détermination et calcul de la méthode de tracé

Lors de la conception d’une matrice progressive, la première étape consiste à concevoir le schéma de disposition des bandes. Le manche a la particularité d'être grand à une extrémité et petit à l'autre. Lorsqu'il est disposé en ligne droite, le taux d'utilisation du matériau est faible. Une disposition droite-à-droite doit être adoptée, comme indiqué dans le schéma de disposition des poignées de la figure 8.2.2. La méthode de mise en page est conçue comme un tamponnage espacé-, ce qui peut réduire considérablement le gaspillage. L'estampage par intervalles consiste à faire pivoter le matériau de la bande après le premier estampage de 180 degrés horizontalement et à l'emboutir une seconde fois, découpant la deuxième partie de la pièce dans l'intervalle du premier estampage. La valeur de chevauchement est de 2,5 mm et 3,5 mm, la largeur de la bande est de 135 mm, la distance de pas est de 53 mm et le taux d'utilisation du matériau par distance de pas est de 78 % (calcul présenté dans le tableau 8.2.1). Selon les normes de tôlerie, une plaque d'acier de 950 mm × 1 500 mm est recommandée. Chaque plaque d'acier peut être découpée en 7 bandes (135 mm × 1 500 mm) et chaque bande peut estamper 56 pièces, le taux d'utilisation du matériau par plaque d'acier est donc de 76 %.

(2) Calcul de la force d'emboutissage
Cette filière utilise une filière progressive, et un déchargement élastique et une éjection par le bas sont proposés. Les calculs pertinents pour la force d'emboutissage sont présentés dans le tableau 8.2.1. Sur la base des résultats des calculs, l'équipement d'emboutissage J23-25 ​​​​est proposé. (3) Détermination du centre de pression et calculs associés

Lors du calcul du centre de pression, dessinez d'abord le diagramme d'ouverture du moule concave, comme indiqué sur la figure 8.2.3. Établissez le système de coordonnées xoy sur la ligne centrale symétrique indiquée sur la figure. Décomposez le contour de poinçonnage en 6 segments de lignes de base L1 à L6 selon des figures géométriques. Utiliser des méthodes analytiques pour obtenir les coordonnées (13.57, 11.64) du point central de pression C du moule. Les calculs pertinents sont présentés dans le tableau 8.2.2. D'après les résultats du calcul ci-dessus, il peut être vu que la force de poinçonnage de la pièce n'est pas importante et que le décalage du centre de pression par rapport à l'origine des coordonnées O est faible. Pour faciliter le traitement et l'assemblage du moule, le centre du moule est toujours sélectionné à l'origine des coordonnées O. Si une poinçonneuse J23-25 ​​​​est utilisée, le point C est toujours dans la zone projetée du trou de la tige de la matrice de presse, ce qui répond aux exigences.

(4) Calcul des dimensions de coupe des pièces de travail

Avant de déterminer la méthode de calcul des dimensions de pointe des pièces de travail, la méthode de traitement des pièces de travail et la méthode d'assemblage du moule doivent d'abord être prises en compte. Compte tenu des caractéristiques de ce moule, la forme des pièces travaillantes est relativement simple. Il convient d'utiliser une machine d'électroérosion à fil pour traiter séparément le poinçon de découpage, la matrice, la plaque de fixation du poinçon et la plaque de dénudage. Ce procédé de traitement permet d'assurer la coaxialité des trous de ces pièces, simplifiant ainsi le travail d'assemblage. Par conséquent, la taille du tranchant des pièces de travail est calculée selon la méthode de traitement séparé. Le calcul spécifique est présenté dans le tableau 8.2.3.

(5) Conception du caoutchouc décapant
Le calcul de conception du caoutchouc décapant est présenté dans le tableau 8.2.4. L'épaisseur des quatre plaques de caoutchouc sélectionnées doit être cohérente, sinon cela entraînerait une répartition inégale de la force, un mouvement asymétrique et affecterait le fonctionnement normal du moule.

4. Conception globale du moule

(1) Sélection du type de moule
Comme le montre l'analyse du processus d'emboutissage, l'emboutissage progressif est adopté, le type de moule est donc un moule progressif.

(2) Sélection de la méthode de positionnement
Étant donné que ce moule utilise du matériau en bande, la direction d'alimentation du matériau en bande est contrôlée par une plaque de guidage, sans dispositif de pression latérale. La distance d'alimentation du matériau en bande est contrôlée par la distance de positionnement initiale de la goupille d'arrêt et la distance de positionnement fin de la goupille de guidage. La position d'emboutissage de la première pièce peut être déterminée par inspection visuelle par l'opérateur car la longueur de remplissage présente une certaine marge.

(3) Sélection de la méthode de déchargement et d'éjection
Étant donné que l'épaisseur de la pièce est de 1,2 mm, ce qui est relativement fin, la force de déchargement est également relativement faible, de sorte qu'un déchargement élastique peut être utilisé. Puisqu’il s’agit d’une production progressive, l’éjection par le bas est plus pratique à utiliser et améliore l’efficacité de la production.

(4) Sélection de la méthode de guidage
Pour améliorer la durée de vie de la matrice et la qualité de la pièce, et pour faciliter l'installation et le réglage, la matrice progressive adopte une méthode de guidage avec des piliers de guidage intermédiaires.

5. Conception des principaux composants

(1) Conception structurelle des pièces de travail

① Poinçon d'obturation
Compte tenu de la forme et du traitement de la pièce, le poinçon d'obturation est conçu comme un type direct-, traité par une machine d'électroérosion à fil et fixé sur la plaque d'appui avec deux vis M8. L'ajustement avec la plaque de fixation du poinçon est H6/m5. Sa longueur totale L peut être calculée selon la formule 2.9.2 : L=20+14+1.2+28.8=64mm. Pour la structure spécifique, veuillez vous référer à la figure 8.2.4(a). ② Poinçon Poinçon

Étant donné que les trous perforés sont tous circulaires et qu'aucun d'entre eux n'est de petits poinçons nécessitant une protection spéciale, une conception de poinçon étagé est utilisée. Cela simplifie l'usinage et facilite l'assemblage et le remplacement. Les poinçons permettant de perforer cinq trous circulaires φ5 ​​peuvent être de type pièce standard BⅡ (taille 5,15×64). La structure de poinçonnage pour percer des trous de φ8 mm est illustrée à la figure 8.2.4(b).

③ Mourir
Le dé est un dé intégral. Tous les trous des matrices de poinçonnage sont usinés à l’aide d’une machine d’électroérosion à fil. Lors de la disposition de la position de la matrice sur le jeu de matrices, le centre de pression doit être aligné avec le centre de la tige de la matrice en fonction des données calculées du centre de pression. Ses dimensions d'encombrement peuvent être calculées selon les formules 2.9.3 et 2.9.4 : Épaisseur de la matrice H=kb=0.2 × 127 mm=25.4 mm (k=0.2 du tableau 2.9.5) Épaisseur de la paroi de la matrice c=(1,5 ~ 2) H=38 ~ 50,8 mm Épaisseur de la matrice H=30 mm Épaisseur de la paroi de la matrice c=45 mm Largeur de matrice B=b + 2c=(127 + 2 × 45) mm=217 mm Longueur de matrice L=195 mm (sens d'alimentation) Les dimensions du contour de la matrice sont de 195 mm × 217 mm × 30 mm et la structure est illustrée à la Figure 8.2.4 (c). (2) Conception des pièces de positionnement Deux broches de guidage sont placées au bas du poinçon d'obturation, qui utilisent respectivement les trous de φ5 mm et de φ8 mm sur la pièce comme trous de guidage. La structure de la broche de guidage du trou de guidage de φ8 mm est illustrée à la Figure 8.2.5. Le guidage doit être terminé avant que la plaque de dévêtissage ne serre la tôle. Compte tenu de l'épaisseur du matériau et du fait que le plan inférieur de la plaque de dévêtissage s'étend de 1 mm au-delà de la face d'extrémité du poinçon après assemblage, la longueur de la section droite de la broche de guidage est de 1,8 mm. La goupille de guidage est H7/r6 et installée sur la face d'extrémité du poinçon d'obturation. La partie de guidage de la broche de guidage et le trou de guidage sont équipés de H7/h6. La goupille d'arrêt mobile, le ressort et le bouchon fileté pour l'ébauche et le positionnement sont des pièces standard avec une spécification de 8 × 16. (3) Conception de la plaque de guidage Le côté intérieur de la plaque de guidage entre en contact avec le matériau de la bande et le côté extérieur affleure la matrice. L'écart entre la plaque de guidage et le matériau de la bande est de 1 mm, ce qui détermine la largeur de la plaque de guidage. L'épaisseur de la plaque de guidage est sélectionnée selon le tableau 2.9.7. La plaque de guidage est en acier 45 avec une dureté de traitement thermique de 40-45HRC et est fixée à la matrice avec des vis et des broches. Une plaque de support est installée à l’extrémité d’alimentation de la plaque de guidage. (4) Conception des composants de l'éjecteur

① Conception de la plaque d'éjection
Les dimensions périphériques de la plaque d'éjection sont les mêmes que celles de la cavité de la matrice et l'épaisseur est de 14 mm.

La plaque d'éjection est en acier 45, avec une dureté de trempe de 40-45HRC.

② Sélection des vis d'éjection
Quatre vis d'éjection sont installées sur la plaque d'éjection, avec un diamètre nominal de 12 mm et un filetage M10 × 10 mm. Un espace de déplacement suffisant doit être laissé à l’extrémité de la vis d’éjection. Après avoir serré les vis d'éjection, la plaque d'éjection doit dépasser de 1 mm la face d'extrémité du poinçon. Toute erreur peut être corrigée en installant des cales entre les vis et la plaque d'éjection.

(5) Conception du jeu de matrices et d'autres composants
Cette matrice utilise un jeu de matrices pour poteau de guidage central. Le poste de guidage est situé au milieu de la matrice, empêchant l'inclinaison de la matrice due au couple excentrique lors de l'emboutissage. Les spécifications du jeu de matrices sont sélectionnées sur la base des dimensions périphériques de la cavité de la matrice. Les piliers de guidage ont des valeurs d/mm × L/mm respectivement de φ28×160 et φ32×160 ; les bagues de guidage ont des valeurs d/mm × L/mm × D/mm de φ28×115×42 et φ32×115×45 respectivement.

L'épaisseur supérieure de la base de la matrice H_{matrice supérieure}est de 45 mm ; l'épaisseur du tampon de matrice supérieur H_tamponest de 10 mm ; l'épaisseur de la plaque de fixation H_fixéest de 20 mm ; l'épaisseur inférieure du fond de matrice H_{matrice inférieure}est de 50 mm.

La hauteur fermée du moule est donc : H_fermé = H_{matrice supérieure} + H_tampon + L + H + H_{matrice inférieure} - h₂= (45 + 10 + 64 + 30 + 50 - 2) mm=197 mm. Où : L-longueur du poinçon, L=64mm ; H-épaisseur de matrice, H=30mm ; h₂-profondeur du poinçon entrant dans la matrice après le poinçonnage, h₂= 2mm.

Il est évident que la hauteur fermée de ce moule est inférieure à la hauteur maximale de montage du moule (220 mm) de la presse sélectionnée J23-25 ​​et qu'il peut donc être utilisé.

6. Dessin d'assemblage du moule
Sur la base de la conception ci-dessus, le dessin d'assemblage du moule illustré à la figure 8.2.6 peut être obtenu. La partie supérieure du moule se compose principalement d'un gabarit supérieur, d'une plaque de support, de sept poinçons, d'une plaque de fixation de poinçon et d'une plaque de dévissage. Un dénudage élastique est utilisé, avec du caoutchouc comme élément élastique. La partie inférieure du moule se compose d'une base de moule inférieure, d'un gabarit concave et d'une plaque de guidage. Les déchets de poinçonnage et les pièces finies sont évacués par les trous d'évacuation.

Lors de l'alimentation de la bande, une goupille d'arrêt mobile 13 est utilisée comme distance grossière. Deux broches de guidage 4 sont installées sur le poinçon de découpe, en utilisant les trous de φ5 mm et de φ8 sur la bande comme trous de broches de guidage pour le guidage, servant ainsi de distance précise pour l'alimentation de la bande. Après avoir terminé la première étape d'estampage, la bande est soulevée et avancée, ajustée sur la goupille d'arrêt mobile 13 à travers le trou d'obturation, et poussée vers l'avant pour serrer. Lors de l'emboutissage, l'ergot de guidage 4 sur le poinçon réalise un écartement précis. La position de la goupille d'arrêt mobile est décalée vers l'avant de 0,2 mm par rapport à la position géométrique idéale. Une fois le positionnement grossier terminé pendant l'estampage, lorsqu'un positionnement précis est effectué à l'aide de la broche de guidage, la surface conique inclinée de la broche de guidage tire la bande vers l'arrière d'environ 0,2 mm pour compléter l'espacement précis. En utilisant cette méthode, la précision de l'espacement peut atteindre 0,02 mm.

7. Sélection de l'équipement d'estampage

Après vérification, la presse inclinable à double colonne-de type ouvert-J23-25 ​​​​​​a été sélectionnée pour répondre aux exigences. Ses principaux paramètres techniques sont les suivants :
Pression nominale : 250 KN
Course de glissière : 65 mm
Hauteur maximale fermée : 270 mm
Hauteur maximale de montage de la matrice : 220 mm
Dimensions de la table de travail (avant/arrière × gauche/droite) : 370 mm × 560 mm
Dimensions du tampon (épaisseur × diamètre du trou) : 50 mm × 200 mm
Dimensions du trou de la tige de filière : φ40 mm × 60 mm
Angle d'inclinaison maximal : 30 degrés